Dünya nüfusunun artması ve artan küresel enerji talebi, temiz, karbon nötr ve yenilenebilir enerji kaynakları arayışını yönlendiriyor. Deniz yenilenebilir kaynakları, önümüzdeki yıllarda dünyanın enerji ihtiyacının önemli bir bölümünü sağlayarak sürdürülebilir mavi ekonomi büyümesini destekleyebilir.
Yenilenebilir enerji kaynaklarına küresel geçiş, iklim değişikliğinin hafifletilmesinde ve daha sürdürülebilir ve düşük karbonlu bir enerji geleceği yaratılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bu enerji geçişi, özellikle yenilenebilir deniz kaynakları alanındaki teknolojik yeniliklerle sağlanmaktadır.
Avrupa Komisyonu'na göre, deniz yenilenebilir enerji sektörü son yirmi yılda önemli ölçüde büyüdü. Açık denizlerde mevcut olan geniş yenilenebilir enerji kaynakları nedeniyle, yenilenebilir deniz kaynakları küresel enerji ihtiyaçlarına önemli bir katkıda bulunuyor. Özellikle nüfus yoğunluğunun yüksek olduğu ve mevcut araziler için rekabet eden kullanımların olduğu ülkelerde büyük ölçekli, güvenilir ve düşük karbonlu enerji sağlarlar.
Kaynak: Avrupa Komisyonu AB Mavi Ekonomi Gözlemevi
Açık deniz yenilenebilir kaynakları olarak da bilinen deniz yenilenebilirleri, deniz ortamlarında bulunan yenilenebilir kaynaklardan enerji üretilmesini sağlayan teknolojilerdir. Offshore yenilenebilir enerji üretimi, yer seçimi, proje planlama, izin verme, kurulum ve işletme dahil olmak üzere birkaç adımı içerir. Spesifik süreç, kullanılan teknolojinin türüne, yetki alanının düzenleyici gerekliliklerine ve proje sahasının benzersiz özelliklerine bağlı olarak değişebilir.
Başarılı bir deniz yenilenebilir enerji projesi sağlamak için mühendisler, çevre uzmanları ve proje yöneticileri dahil olmak üzere deneyimli profesyonellerle çalışmak çok önemlidir. HSB Marine, deniz ortamından verimli ve sürdürülebilir enerji üretimi sağlayan çeşitli çözümler sunar.
Denizdeki yenilenebilir enerji kaynakları, büyük ölçekli projeler üretme, görsel ve gürültü etkilerini azaltma veya karada bulunmayan kaynakları kullanma potansiyeli gibi, kara bazlı enerji üretimine göre dikkate değer avantajlar sunar.
Deniz ortamı, güneş, rüzgar ve okyanus gibi birçok yenilenebilir enerji kaynağıyla doludur. Deniz yenilenebilir enerji teknolojileri şunları içerir:
• Okyanus Enerjisi
• Açık Deniz Rüzgar Enerjisi
• Yüzer Güneş Enerjisi (Yüzer GES)
• Hibrit Santraller
Okyanus enerjisi teknolojileri, elektrik üretmek veya diğer yararlı görevleri yerine getirmek için dalgalar, gelgitler, akıntılar, sıcaklık gradyanları ve tuzluluk gradyanları gibi okyanusun doğal kaynaklarının gücünden yararlanan teknolojilerdir. Okyanus enerjisi teknolojilerine örnekler:
Dalga Enerjisi Dönüştürücüleri (WEC'ler), okyanus dalgalarından kinetik enerjiyi yakalayan ve onu elektriğe dönüştüren cihazlardır. Dalga enerjisi cihazları yüzebilir - okyanusun yüzeyine kurulabilir veya suyun altına daldırılabilir. Bu cihazlar tipik olarak dalgaların yukarı ve aşağı hareketinden elektrik üretmek için açık denizde kurulur. Salınımlı su sütunları, nokta emiciler veya üstten çıkma cihazları gibi çeşitli mekanizmalar kullanırlar.
Mocean Energy Blue X dalga enerji dönüştürücü (Colin Keldie, Emec)
Gelgit Enerjisi Dönüştürücüleri (TEC'ler), gelgit akımlarının kinetik enerjisini yakalayan ve elektriğe dönüştüren cihazlardır. Bu cihazlar su altında veya yüzer durumda olabilir.
Gelgit enerjisi, su altı türbinleri veya baraj sistemleri kullanılarak yakalanabilir. Gelgit değişimleri sırasında suyun türbinlerden akmasına izin verirler. Bu teknoloji, gelgitlerin tutarlılığı nedeniyle oldukça öngörülebilir ve güvenilirdir.
Okyanus Akımı Enerji Dönüştürücüleri (OCEC'ler), okyanustaki ılık yüzey suları ile soğuk derin sular arasındaki sıcaklık farkını kullanan cihazlardır. Sıcak yüzey suları, daha sonra elektrik üretmek için bir türbini çalıştıran bir çalışma sıvısını buharlaştırmak için kullanılır.
Soğuk derin sular, buharı tekrar bir sıvıya yoğunlaştırmak için kullanılır. OTEC okyanus tabanına demirlenebilir veya su sütununda asılı kalabilir. Hem sığ hem de derin sularda çalışabilirler.
Tuzluluk Dereceli Enerji Sistemleri, okyanustaki tuzlu su ile tatlı su arasındaki tuzluluk farkından enerji toplayan teknolojilerdir. Bu sistemler tipik olarak yarı geçirgen membranlar, basınç geciktirmeli ozmoz (PRO) veya ters elektrodiyaliz (RED) sistemleri kullanır.
Bir PRO sisteminde, suyun ozmotik akışının yarattığı basınç, bir türbini çalıştırarak elektrik üretmek için kullanılır. RED sisteminde, tuzluluk gradyanı elektrokimyasal bir süreçle elektrik üretmek için kullanılır. Bu işlem, tuz iyonlarının iyon değişim zarlarından geçirilmesini ve elektrik üretmek için kullanılabilecek bir voltaj farkı yaratmayı içerir.
Biyokütle veya biyometan gazı, algler, kanalizasyon veya tarımsal atıklar gibi organik maddelerden üretilir. Su kütlelerinde bulunan bu maddeler, ısınma, ulaşım ve elektrik üretimi için yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak da kullanılabilir.
Temel yük elektriği, oldukça öngörülebilir olduğu için okyanus enerjisinden verimli bir şekilde üretilebilir. Deniz ve hidrokinetik enerji, dünyanın mevcut elektrik ihtiyacının iki katından fazlasını sağlayabilir. Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı'na (IRENA) göre, tüm okyanus enerjisi teknolojilerinin teorik potansiyeli yılda 45 000 terawatt-saat (TWh) ile 130 000 TWh'nin üzerinde değişmektedir.
Deniz rüzgar enerjisi, rüzgarların tipik olarak karadan daha güçlü ve tutarlı olduğu açık denizdeki büyük rüzgar türbinleri tarafından yakalanır. Rüzgar türbinleri sabit temellere veya yüzer platformlara monte edilebilir.
(Wiser, R. et al., 2011)
İkisi arasındaki temel fark, rüzgar türbininin deniz tabanına bağlanma şeklidir. Sabit tabanlı olanlardan farklı olarak, yüzer rüzgar türbinlerinin deniz tabanına topraklanması gerekmez. Bu, rüzgarların daha güçlü olduğu denizde daha uzakta konumlandırılmalarına olanak tanır.
Denizdeki mevcut rüzgar kaynakları karadakine göre daha yüksek ve daha düzenli olduğundan, aynı boyutlara sahip rüzgar türbinlerinin elektrik üretimi artmaktadır. Ayrıca, denizdeki daha düşük yüzey pürüzlülüğü, karasal bir rüzgar türbinine kıyasla daha düşük bir kule yüksekliği gerektirir.
Sabit temelli deniz rüzgar türbinleri, okyanus tabanına monte edilen yapılardır. İnşalarında kullanılan temellere göre 'monopil' (deniz tabanına gömülü kuleyi destekleyen çelik silindir); 'yerçekimi ile destek' (deniz yatağının önceden hazırlanmasını gerektiren beton veya çelik platform); 'ceketler' veya 'tripod' (3 veya 4 bağlantı noktalı yapılar).
Bu türün en büyük sınırlaması, hala 50-60 metreden daha derin sularla sınırlı olmalarıdır. Japonya, Fransa ve ABD Batı kıyısı gibi açık deniz için en büyük potansiyel pazarlarda, bu tür uygulanamaz hale getiren birkaç sığ su alanı vardır.
Yüzer bir rüzgar türbini, yüzen bir temel üzerine monte edilmiş bir açık deniz rüzgar türbinidir. Açık deniz rüzgar sektörü, yüzer temellerin sağladığı iki önemli avantajdan yararlanır: bunlar, daha derin sulara (50 metrenin altında) sahip konumlara ve kıyıdan 80 kilometreye kadar olan konumlara erişim sağlar.
Yüzer rüzgar türbinleri tipik olarak denge ve kaldırma kuvveti sağlayan yüzer bir platformdan oluşur; ve platformun üstüne monte edilmiş bir rüzgar türbini. Platform, konuma ve çevre koşullarına bağlı olarak gergi ayaklı platformlar (TLP'ler), yarı dalgıç platformlar veya direkli şamandıralar gibi çeşitli tasarımlar kullanılarak inşa edilebilir.
Platformun tepesindeki rüzgar türbini, rüzgardan gelen kinetik enerjiyi yakalar ve bir jeneratör kullanarak elektriğe dönüştürür. Enerji daha sonra elektrik şebekesine dağıtılmak üzere su altı kabloları aracılığıyla kıyıya iletilir.
IRENA'ya göre açık deniz rüzgar kapasitesi 2030'da 228 GW'a ve 2050'de 1 000 GW'a ulaşabilir. Bu büyüme teknoloji maliyetlerindeki düşüşten kaynaklanacak. Karşılaştırma için, 2002'de faaliyete geçtiğinde Danimarka'nın ilk açık deniz rüzgar çiftliği tarafından ticari olarak sadece 160 MW üretilebildi.
Yıllık açık deniz rüzgar kapasitesi eklemeleri (2000-2050). Kaynak: IRENA
Yüzer fotovoltaik (FPV) veya yüzen güneş enerjisi çiftlikleri olarak da bilinen yüzen güneş enerjisi, güneş enerjisinden elektrik üretmek için su kütlelerine kurulan güneş panelleri dizisidir. Yüzer güneş enerjisi, azaltılmış çevresel etkilerle güneş enerjisi üretimini en üst düzeye çıkarmak için geniş su yüzeyinden yararlanarak güneş enerjisinden yararlanmaya yönelik umut verici ve yenilikçi bir yaklaşımdır.
Yüzen güneş enerjisinin genel yerleşimi, doğrudan bakım yürüyüş yollarına sahip yüzer yapılara monte edilen güneş panellerinden oluşur. Tipik olarak, yüzen yapı, saf yüzenlerden veya metal kafes kirişlerle birleştirilmiş yüzenlerden yapılabilir. Saf bir yüzdürme konfigürasyonu, PV panellerinin doğrudan takılabileceği, özel olarak tasarlanmış kendinden kaldırmalı gövdeler kullanır. Saha konumuna, rüzgar yüküne, su derinliğine ve su seviyesindeki değişkenliğe bağlı olarak, yüzer platform farklı ankraj ve demirleme sistemleri ile yerinde tutulur.
Yüzer güneş enerjisi, önemli büyüme potansiyeline sahip yeni bir teknolojidir. İlk FPV sistemi 2007 yılında Aichi, Japonya'da inşa edildi ve ardından Fransa, İtalya, Kore Cumhuriyeti, İspanya ve Amerika Birleşik Devletleri dahil olmak üzere diğer birkaç ülke geldi.
Dünya Bankası'na göre, Eylül 2018'in sonunda FPV tesislerinin küresel kümülatif kurulu gücü 1,1 GW idi. Nature dergisinde yayınlanan bir araştırma, dünyanın su yüzeylerinin yüzde 10'unu yüzen güneş panelleriyle kaplamanın 4.000 GW üretebileceğini tahmin ediyor. dünyadaki tüm fosil yakıtlı elektrik santrallerinin ürettiği elektriğe eşit.
HSB Marine - Yüzer Güneş Enerjisi Platformu (Solar-Dock)
Hibrit sistemler, enerji üretimini optimize etmek için iki veya daha fazla deniz yenilenebilir enerji üretim teknolojisini birleştirir. Örneğin, Hollanda'daki Poshydon Projesi, üç enerji sistemini entegre etmek için geliştirilmektedir: açık deniz rüzgarı, gaz ve hidrojen. Yüzen bir rüzgar çiftliği, birden fazla yenilenebilir enerji kaynağından yararlanmak ve genel enerji üretimini artırmak için dalga enerjisi dönüştürücüleri veya gelgit enerjisi cihazlarıyla birleştirilebilir. Güneş panelleri, açık deniz rüzgar türbinleri arasında suda yüzebildiğinden, deniz alanının daha etkin kullanımı için her iki enerji üretim yöntemini birleştirmek mümkündür.
Genel olarak, açık deniz yenilenebilir enerji üretimi, güvenilir ve bol miktarda enerji kaynağı, azaltılmış sera gazı emisyonları, istihdam yaratma ve ekonomik faydalar, gelişmiş enerji güvenliği, yenilik potansiyeli ve çevresel avantajlar dahil olmak üzere çok sayıda fayda sunar. Bununla birlikte, yenilenebilir deniz kaynaklarının geliştirilmesi ve konuşlandırılmasının, deniz kaynaklarının şimdiki ve gelecek nesillerin yararına sürdürülebilir ve sorumlu kullanımını vurgulayan mavi ekonomi ilkeleriyle uyumlu bir şekilde yapılması gerektiğine dikkat etmek önemlidir.
Endüstri uzmanları, 2050 yılına kadar yaklaşık 5 GW ila 30 GW yüzer açık deniz kapasitesinin, yaklaşık 150 GW olan küresel açık deniz rüzgar kurulu kapasitesinin %15'ini karşılayabileceğini tahmin ediyor. 9'u Avrupa'da (Fransa, Portekiz ve Birleşik Krallık), 3'ü Asya'da (Japonya ve Kore Cumhuriyeti) ve 1'i ABD'de (Power Technology, 2019) olmak üzere dünya genelinde 13 yüzer açık deniz rüzgar projesi başlatıldı. Haliade-X 13 MW, General Electric (GE) tarafından geliştirilen son teknoloji bir açık deniz rüzgar türbinidir.
Şu anda faaliyette olan en büyük ve en güçlü açık deniz rüzgar türbinidir. 260 ila 300 metre derinlikteki sulara kurulan Hywind Tampen adlı dünyanın en büyük açık deniz rüzgar çiftliği, Norveçli enerji şirketi Equinor tarafından planlanıyor. Tampen, her biri 167 metre rotor çapına ve 81,5 metre uzunluğunda türbin kanatlarına sahip yüzer temellere sahip 11 büyük rüzgar türbini içerecektir.
Çin, Hindistan, Tayvan, Güney Kore, Almanya, Hollanda ve Amerika Birleşik Devletleri dahil olmak üzere birçok ülke yüzen güneş enerjisi santralleri inşa ediyor. En büyük operasyonel yüzen proje doğu Çin'deki Dingzhuang güneş enerjisi çiftliği iken planlanan en büyük FPV projesi Güney Kore'deki Saemangeum yüzen güneş enerjisi çiftliğidir. 2.1 gigawatt'lık bu proje 2030'da faaliyete geçmeyi hedefliyor.
Avrupa'nın yapım aşamasında olan en büyük yüzer güneş enerjisi parkı Portekiz'deki Alqueva Rezervuarı'ndadır. Hollandalı-Norveçli bir yüzer güneş enerjisi geliştiricisi olan SolarDuck, Kuzey Denizi'nde bir açık deniz rüzgar çiftliğinde sentetik ankrajlar üzerinde birbirine bağlı altı platformdan oluşan 500 kilovatlık bir açık deniz pilot projesi geliştirecek.
Deniz yenilenebilir kaynakları çeşitlenmeye ve gelişmeye devam ediyor. Dünya okyanusları, yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi için önemli bir konum sunmaktadır. Teknoloji ve araştırmadaki gelişmeler, su kütlelerini sürdürülebilir bir temiz enerji kaynağı olarak kullanma potansiyelini genişletmeye devam ediyor. Küresel enerji ihtiyaçlarına önemli bir katkıda bulunan deniz enerjisi endüstrisi, küresel yenilenebilir enerji üretimi için kilit sektör haline gelecektir.
Her teknolojinin avantajları, sınırlamaları ve dikkate alınması gereken noktaları vardır ve bunları uygulamanın fizibilitesi, konum, kaynak mevcudiyeti, çevresel etkiler ve ekonomik hususlar gibi faktörlere bağlıdır. Su üzerinde yenilenebilir enerji üretimi söz konusu olduğunda uygun planlama, araştırma ve uzmanlarla istişare esastır.
