GÜNEÅž DEMÄ°RBAÅž, PE     
CEO, G-Tower
www.g-tower.com
gdemirbas@g-tower.com

SUKAN KÜLEKÇÄ°
Ä°nÅŸaat Yük. Mühendisi / Ä°NTAÇ Kurucu Ortağı
www.intacinsaat.com
sukan@intacinsaat.com

Amerika BirleÅŸik Devletleri (ABD)’ne 2009 yılında iÅŸimden ötürü taşındığım zaman, hem Türkiye’de hem de ABD’de tüketilen elektriÄŸin yaklaşık %1-2’si rüzgâr enerjisinden karşılanıyordu. Bu oran, 2019 yılına girdiÄŸimiz ÅŸu günlerde her iki ülke için de %6-7 seviyelerine çıktı. Bu artış dünyanın deÄŸiÅŸik coÄŸrafya ve pazarlarında paralellik gösterdi. 19. yüzyıla damgasını vuran kömür, 20. yüzyılda enerji üretim pazarındaki yerini yavaÅŸça petrol ve doÄŸalgaza karşı kaybetti. Bu durum 21. yüzyılda petrol ve doÄŸalgazdan ağırlıklı olarak Rüzgâr ve güneÅŸ olmak üzere yenilebilir enerji kaynaklarına doÄŸru kaymakta. Aksi halde “Blue Marble” (Mavi Mermer) olarak tanımlanan güzel gezenimizde yaÅŸam sınırlı, nedeni de iklim deÄŸiÅŸikliÄŸi.

21. yüzyıla girerken rüzgâr enerjisinin önündeki en büyük engel, maliyetlerin çok yüksek olmasıydı. O dönemde Rüzgârdan üretilen enerjinin; kömür, nükleer, petrol ve doÄŸalgazdan üretilen enerji maliyetleri ile rekabet edebilmesi bir hayaldi; ancak ilerleyen rüzgâr enerjisi teknolojisi, bu zinciri son birkaç yıldır ciddi anlamda kırdı. Pek çok ülkeden ve coÄŸrafyadan, deÄŸiÅŸik mevsim ve aylarda rüzgâr enerjisinin dengelenmiÅŸ enerji maliyetleri (Levelized Cost of Energy – LCOE”) baz alındığında, en ekonomik enerji kaynağı olduÄŸuna dair haberler ve grafikler sosyal medyada yayıldı ve yayılmakta. Bu gezegenimiz için umut veren bir geliÅŸme!

Rüzgâr enerjisi teknolojisi son 20 yıldır ciddi bir atılım gerçekleÅŸtirdi, hatta son birkaç yıldır bir doygunluÄŸa ulaÅŸtı. Türbinler 8 MW mertebelerini zorlamaya baÅŸladı. Bununla birlikte rüzgâr çiftliÄŸi altyapısının en önemli kalemlerinden enerji nakil hatları tüm dünyada çok geliÅŸti. 21. yüzyılın başında dünya genelinde, rüzgâr enerjisi için en büyük sıkıntılardan bir tanesi yetersiz enerji nakil hattı ağıydı. ÖrneÄŸin, ABD’de ana rüzgâr enerjisi kaynakları Rocky DaÄŸları dediÄŸimiz, Texas’ın kuzeyinden baÅŸlayıp Colorado, Oklahoma, Kansas, Wyoming, Idaho, Utah ve Montana gibi eyaletleri kapsayan coÄŸrafyada bulunuyor. Ancak bu bölgede nüfus yoÄŸunluÄŸu oldukça az. ABD’de nüfus yoÄŸunluÄŸu; Büyük Okyanus sahilinde, Atlas Okyanusu sahilinde ya da Meksika Körfezi kıyılarındadır. Bu da son 20 yılda ABD’nin merkezinden kıyı ÅŸeritlerine uzanan yüksek voltaj gerilim hatlarının yapılmasına yol açtı. Bu her yıl geliÅŸen enerji nakil hattı ağı, Rocky DaÄŸları eteklerinde yeni rüzgâr çiftliklerinin kurulmasının önünü açtı. Aynı durumu daha küçük ölçekte Texas eyaleti için de gördük. Eyaletin kuzeyinde müthiÅŸ rüzgâr enerji kaynakları mevcut; ancak nüfus, eyaletin merkezinde ve güneyinde bulunuyor (Houston, Dallas, San Antonio ve Austin). Bu da CREZ (Critical Renewable Energy Zone) projesini doÄŸurdu. Eyaletin dört bir yanına 345 kV’lik yüksek voltaj enerji nakil hatları döÅŸendi. Bu hatlar Texas’ın kuzeyinden nüfusun yoÄŸun olduÄŸu bölgelere temiz enerjiyi güvenilir bir ÅŸekilde taşıyor.

Yukarıdaki paragraftan da anlayabileceÄŸiniz gibi rüzgâr enerjisi artık politik bir durum olmaktan çıktı. Ä°nsanoÄŸlunun “Blue Marble”i söndürmemesi için yapması gereken zorunluluklardan
birisi oldu. Texas gibi oldukça koyu muhafazakar bir eyalet bile, son 20 yıldır rüzgâr enerjisine çok ciddi yatırımlar yaptı. ABD’de rüzgâr çiftliklerinin en çok kurulu olduÄŸu eyalet “Red State” (kırmızı eyalet, muhafazakar cumhuriyetçi) olarak bilinen Texas’tır. Dünya’da petrol ve doÄŸalgaz sektörünün merkezleri Texas’ın en büyük iki ÅŸehri Houston ve Dallas olmasına raÄŸmen! Peki neden Texas bu hamleleri yaptı. Texas, California ya da New York eyaletleri gibi açık görüÅŸlü ve sırf yeÅŸil olduÄŸu için rüzgâr enerjisine yatırım yapacak deÄŸil. Asil sebep, rüzgâr enerjisinin dengelenmiÅŸ enerji maliyetinin düÅŸmesi, diÄŸer enerji kaynaklarından daha ekonomik bir çözüm olmaya baÅŸlaması. Sonuçta herkes cebinden çıkan paraya bakıyor, her ne kadar konu iklim deÄŸiÅŸikliÄŸi de olsa!

Türkiye enerjide dışa oldukça bağımlı. DiÄŸer pek çok ülkede olduÄŸu gibi, Türkiye de rotasını rüzgâr enerjisine kaydırmış durumda. Türkiye coÄŸrafyasında güçlü durabilmek, geliÅŸen teknolojileri yakalayabilmek için yerli enerji kaynaklarını en verimli ÅŸekilde kullanmak zorunda. Ülkemizde çok bulunan kömür artık Paris AntlaÅŸması ve iklim deÄŸiÅŸikliÄŸinden ötürü rafa kalkmış durumda. Nükleer her zaman bir alternatif, özellikle rüzgâr ve güneÅŸten tedariki sıkıntı yaratan baz enerji kaynağını karşılamak için uygun bir çözüm, güvenilir bir ÅŸekilde yapılıp iÅŸletildiÄŸinde! Ülkemizde petrol ve doÄŸalgaz yok. O nedenle en milli ve güvenilir çözüm, gerek rüzgâr, gerekse güneÅŸ enerji kaynaklarımızı en verimli ÅŸekilde kullanmak. Türkiye’nin 80 m’deki rüzgâr enerji kaynağı haritası baz alındığında, rüzgârın güçlü olduÄŸu pek çok bölgeye yatırımların yapıldığını görmekteyiz. Ülkemizde kurulan rüzgâr çiftliklerinin göbek yüksekliÄŸi (hub height), endüstri standardı olarak, genellikle 80 m ile 100 m arasında deÄŸiÅŸmekte. Göbek yüksekliÄŸini 120 m ve hatta 140 m seviyelerine taşımak ülkemizde yeni rüzgâr enerji çiftliklerinin kurulmasının önünü açacaktır. Bu hem yerli enerji demek, hem temiz enerji demek, hem de istihdam demek. Buradaki en büyük engel kulelerin boylarını ekonomik bir ÅŸekilde yükseltmek. Rüzgâr kulelerinin boylarını arttırmak dengelenmiÅŸ enerji maliyetini düÅŸürmenin yollarından bir tanesi.

Rüzgâr kulelerinin boylarını 120-140 m bandına çıkarmak, özellikle ABD ve Avrupa’nın epeydir kafa yorduÄŸu bir konu. Dünya çapında rüzgâr enerjisi konusunda bilimsel araÅŸtırmalarda lider, ABD’li araÅŸtırma kurumu Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (National Renewable Energy Laboratory - NREL) önemli bir araÅŸtırma raporunun sonuçlarını⁽¹⁾ yayınladı. Bu rapora göre, rüzgâr kulesi göbek yüksekliÄŸi 120 m üzerine ve hatta 140 m seviyelerine çıktığı zaman daha düzenli ve güvenilir enerjiye ulaÅŸmak mümkün. Rapora göre arttırılmış göbek yüksekliÄŸi ile rüzgâr türbinleri daha az türbülansa maruz kalıyor ve daha güçlü rüzgâr enerji kaynaklarına ulaÅŸmak mümkün bir hal alıyor. Dolayısıyla, rüzgâr türbinlerinin verimliliÄŸi ve bununla doÄŸru orantılı olarak daha yüksek kapasite faktörü elde etmek mümkün oluyor. Bu geliÅŸme sayesinde, dengelenmiÅŸ enerji maliyeti (“levelized cost of energy - LCOE”) düÅŸüÅŸe geçiyor. NREL’in yayınladığı rapora göre teknolojik olarak mümkün olan uygulanabilir ve güvenli göbek yüksekliÄŸi 120 m ile 140 m arasında deÄŸiÅŸmekte. Rüzgâr kule boylarının 100 m civarı ile sınırlandırılmasının en büyük nedenlerinden bir tanesi imalat limitlerinin artması ve nakliye maliyetleri. 100 m boyundaki bir rüzgâr kulesinin alt çapı 4 m ile 5 m arasında deÄŸiÅŸmektedir. Kulenin boyu 120 m ve 140 m mertebelerine çıktığında alt çapın gerek frekans hesaplarından ötürü, gerekse yorulma ve dayanım hesaplarından ötürü kule alt çapının 7 m, 8 m ve hatta 9 m
seviyelerine çıkması gerekmektedir. Bu da nakliye maliyetlerini aşırı derecede artırmaktadır. Ä°malatçıların üretim kapasitelerini zorlamaktadır. Göbek yüksekliÄŸinin 120 m üzerine çıkarılması için dünyada pek çok sistem denenmiÅŸtir. Bunlardan iki tanesi gerçek anlamda verimli ve ekonomik çözüm sunmaktadır. Birincisi betonarme kule kullanımı. Sahada hazırlanan prekast dairesel betonarme parçalardan oluÅŸmaktadır. Bu tip betonarme kule çok ciddi bir saha ve kalıp planlaması ve tasarımı gerektirmektedir.

Ayrıca tünel kalıp yöntemi de üzerinde çalışılan bir sistemdir. Betonarme kulelerinin tepe gövdesi genellikle bildiÄŸimiz çelik kuleler olmaktadır. Göbek yüksekliÄŸini 120 m’nin üzerine çıkarmanın bir diÄŸer yolu cıvatalı baÄŸlantıdan oluÅŸan çelik modüler kuledir. G-Tower çelik modüler kulenin patentinin sahibi Nebraska merkezli Northstar Wind firmasının ana danışmanlarındandır; ABD, Avrupa ve Brezilya rüzgâr enerjisi sektörlerinde modüler çelik kule ile ilgili çeÅŸitli projeler üzerinde çalışmaktadır. Panelli tasarım sayesinde direÄŸin alt çapı 7-10 m mertebesine kadar geniÅŸletilebilmektedir. Yine panelli tasarım sayesinde nakliye standarttır ve konteynerler ile sahaya rahatlıkla ve düÅŸük maliyetle yapılmaktadır.

Ayrıca direÄŸin alt çapının geniÅŸlemesi kuleden temele geçiÅŸteki yük yoÄŸunluÄŸunu da rahatlatarak temel maliyetinin daha az çıkmasına olanak vermektedir. Çelik modüler kulede panellerin dikey cıvata baÄŸlantı plakaları ile birleÅŸmesi sonucu gövdeler oluÅŸmaktadır. Gövdelerin de yatay cıvata baÄŸlantı plakaları ile birleÅŸmesi sonucu kule oluÅŸmaktadır. Böylelikle gövdeler arasındaki baÄŸlantıyı saÄŸlayan maliyeti yüksek kalın flanÅŸ plakalara gerek kalmamaktadır. 120-140 m mertebesinde bir kule 20-25-30 mm kalınlığındaki plakalar ile çözülebilmektedir. Kuledeki tek kaynaklı nokta türbinin baÄŸlandığı tepe flanşıdır, bunun dışında kaynak yoktur. Bu sayede kulenin imalat maliyeti yaklaşık %15-25 azalmaktadır. Panelli sistem sayesinde lojistik maliyeti %50-85 azalmaktadır. Temel maliyeti %20-40 azalmaktadır. Cıvatalı sistemden ötürü kulenin montaj maliyeti saha koÅŸullarına göre %40-85 civarı artmaktadır. Çelik modüler kulenin toplam kurulum maliyeti diÄŸer alternatiflere göre yaklaşık %20-30 daha azdır. Bu yatırımcı ve proje geliÅŸtiren firmalar için oldukça cazip bir kazanımdır.

“Blue Marble”in sönmemesini saÄŸlamak, rüzgâr enerjisi sektöründe çalışan biz mühendislere ciddi bir sorumluluk yüklemekte. Bu sorumluluk bilinci ile 2013 yılında ABD’de G-Tower’ı kurdum. G-Tower, baÅŸta ABD olmak üzere Avrupa ve Brezilya rüzgâr enerji pazarlarında göbek yüksekliÄŸi arttırılması için geliÅŸtirilen teknolojilerin uygulanabilmesi ve hayata geçirilmesi konusunda danışmanlık yapan bir firmadır. Kuzey Amerika rüzgâr enerjisi sektörünün kalbi Boulder, Colorado merkezli G-Tower enerji altyapı projelerine kule ve direk mühendisliÄŸi çözümleri sunmaktadır. G-Tower rüzgâr enerjisi, enerji nakil hattı, telekom, aydınlatma ve güneÅŸ enerjisi sektörlerine mühendislik, proje yönetimi ve tedarik hizmetleri sunmaktadır. G-Tower kurulduÄŸundan beri, 6 ayrı kıtada 20’yi aÅŸkın ülkede baÅŸta yenilebilir enerji sektörü olmak üzere pek çok enerji altyapı projesi tamamlamıştır. G-Tower dünya çapında yer alan rüzgâr kule mühendisliÄŸi uzman ligini Türkiye pazarına getirmek amacıyla Ä°stanbul merkezli INTAC Mühendislik ile birlikte G-Tower & INTAC olarak ilerlemektedir. INTAC Mühendislik Türkiye’de yapısal çelik tasarımı ve ileri düzey mühendislik konularında sektörün önde gelen uzman mühendislik firmalarından biridir. Göbek yüksekliÄŸi 120 m’nin üzerine çıkmış kule sistemleri ile ilgili uluslararası tecrübelerimizi G-Tower & INTAC olarak Türkiye rüzgâr enerjisi sektörüne getireceÄŸimiz için çok heyecanlıyız.

1) NREL’in yaptığı araÅŸtırma sonuçları: https://www.nrel.gov/docs/fy17osti/68732.pdf