Bulanık topsis yöntemiyle rüzgar türbin kanat atıkları için en uygun bertaraf yönteminin belirlenmesi: Bir örnek çalışma
Küçük Resim Yok
Dosyalar
Tarih
2024
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Bursa Teknik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Rüzgar enerjisi yenilenebilir enerji sitemlerinden olup çevreci ve kar elde edilebilen bir enerji kaynağıdır. Son yıllarda rüzgar enerjisine yatırım dünya genelinde hızla artmaktadır. Dünyada 2000 yılında 17 GW rüzgar enerjisi kurulumu bulunuyor iken bu değer 2022 yılında 906 GW'a çıkmıştır. Rüzgar türbinlerinin ekonomik ömrü 20 yıl olarak kabul edilmektedir. Rüzgar türbininin kısımları genel olarak çelik, alüminyum ve kompozit malzemelerden oluşmaktadır. Kompozit malzemelerden oluşan kanatlar hariç büyük oranda geri dönüştürülebilmektedir. Ancak, rüzgar türbin kanatları kompozit malzemelerden ve ağırlıkla termoset plastiklerden oluştukları için geri dönüşümü kolay olmayan malzemelerden oluşmaktadır. Bu nedenle, kullanım ömrü tamamlanmış olan rüzgar türbin kanatlarının çoğu dünya çapında katı atık sahalarında depolama atılmaktadır. Bu durum ülkeler için çevresel ve ekonomik sorunlara yol açmakta ve rüzgar enerjisinin sözde 'yeşil enerji' algısı üzerinde olumsuz bir imaj oluşmasına neden olmaktadır. Diğer taraftan, rüzgar enerjisinin dünyada ve Türkiye'de yaygınlaşmaya başladığı 1990'lı ve 2000'li yıllarda kurulan rüzgar santralleri ömürlerini doldurmaya başlamıştır. Önümüzdeki yıllarda da ömrünü tamamlayan rüzgar türbinlerinin miktarı hızlanarak artacaktır. Türkiye'de 2041 yılına kadar en az 110502,3 ton rüzgar türbin kanadının atık durumuna dönüşeceği saptanmıştır. Bu nedenle, atık durumuna dönüşecek rüzgar türbin kanatları depolama sahalarında yüksek miktarlarda alan kaplayacağından önemli bir probleme yol açacaktır. Aynı zamanda, değerli bir malzeme olan kompozit malzemenin geri kazanımı önemli bir araştırma konusu olacaktır. Literatürde rüzgar türbin kanatlarının geri dönüşümü ile ilgili çalışmalar bulunmakta olup ülkemizde konuyla ilgili çalışmalar yetersiz durumdadır. Bu çalışmada literatürde öne çıkan kanat atıklarının bertaraf yöntemlerinin en uygununu yakın zamanda ömrünü tamamlayacak rüzgar türbinleri için seçilen bir Çok Kriterli Karar Verme (ÇKKV) yöntemiyle saptamak konu edilmiştir. Bu kapsamda Türkiye'deki açığa çıkacak rüzgar türbin kanat atıkları santral ve il bazında hesaplanarak, Balıkesir'de bulunan Bandırma rüzgar santrali örneği ile metodolojinin bir uygulaması yapılmıştır. Bu kapsamda, bu tez iki aşamadan oluşmaktadır. Başlangıçta Türkiye'de yakın gelecekte oluşacak rüzgar türbin kanat atıklarının il bazında marka-model envanteri çıkarılmıştır. Yapılacak envanter çalışmasında Türkiye Rüzgar Enerjisi Birliğinin (TÜREB) Rüzgar Enerji Sistemleri veri tabanı kullanılmıştır. İkinci aşamada, Balıkesir ilinde yakın gelecekte ömrünü tamamlayacak bir rüzgar santrali için Bulanık TOPSİS karar verme yöntemi uygulanmıştır. Bunun için literatür araştırılması yapılarak rüzgar türbin kanat atıkları için literatürde bulunan alternatif metotlar belirlenmiştir. Bu alternatif metotlar için ana ve alt önem kriterleri yine literatür çalışması sonrası belirlenmiştir. Daha sonra beş karar vericiden kriterlerin ağırlıkları ve alternatiflerin ağırlıkları ile karşılaştırmalı anket çalışması uygulanmıştır. Karar vericiler katı atık yönetiminde uzman kişilerden seçilmiştir. Alternatiflerin verilerle desteklenebilecek karşılaştırmaları bu şekilde elde edilmiştir. Alternatifler öncelik sırasına göre belirlenmiştir. Son olarak bertaraf alternatifleri için ekonomik analiz yapılmıştır. Çalışma sonunda, rüzgar türbini kanat atıklarının bertaraf yöntemlerinin uygunlukları sırasıyla, sanat ve bina yapılarında yeniden kullanım, beton içerisinde geri kazanım, çimento fabrikalarında enerji geri kazanım ve katı atık sahalarında depolama alanlarında bertaraf edilmesi olarak belirlenmiştir.
Wind energy is a renewable energy system and is an environmentally friendly and profitable energy source. In recent years, investment in wind energy has been increasing rapidly around the world. While there were 17 GW wind energy installations in the world in 2000, this value increased to 906 GW in 2022. The economic life of wind turbines is accepted as 20 years. The parts of the wind turbine generally consist of steel, aluminum and composite materials. It is largely recyclable, except for the blades, which are made of composite materials. However, wind turbine blades consist of materials that are not easy to recycle, as they are composed of composite materials and predominantly thermoset plastics. For this reason, most end-of-life wind turbine blades are disposed of in landfills around the world. This situation causes environmental and economic problems for countries and creates a negative image of wind energy as a so-called 'green energy'. On the other hand, wind power plants established in the 1990s and 2000s, when wind energy began to become widespread in the world and in Turkey, have begun to reach the end of their lifespan. The number of wind turbines completing their lifespan will increase rapidly in the coming years. It has been determined that at least 110502,3 tons of wind turbine blades will become waste by 2041 in Turkey. For this reason, wind turbine blades that will become waste will cause a significant problem as they will take up large amounts of space in landfills. At the same time, the recovery of composite material, which is a valuable material, will be an important research topic. There are studies on the recycling of wind turbine blades in the literature, but studies on the subject are insufficient for our country. In this study, it is aimed to determine the most suitable disposal method of blade waste, which is prominent in the literature, by using a Multi-Criteria Decision Making (MCDM) method selected for wind turbines that will end their life in the near future. In this context, the wind turbine blade waste to be released in Turkey was calculated on the basis of power plant and province, and an application of the methodology was made with the example of a wind power plant in Bandırma, Balıkesir. In this context, this thesis consists of two stages. Initially, a provincial brand-model inventory of wind turbine blade waste that will be generated in Turkey in the near future was prepared. In the inventory study, the Wind Energy Systems database of the Turkish Wind Energy Association (TÜREB) was used. In the second stage, the Fuzzy TOPSIS decision-making method was applied for a wind power plant that will end its life in the near future in Balıkesir province. For this purpose, a literature review was conducted and alternative methods found in the literature for wind turbine blade waste were determined. The main and sub-criteria for these alternative methods were determined after the literature study. Then, a comparative survey was conducted on the weights of the criteria and the weights of the alternatives from five decision makers. Decision makers were selected from experts in solid waste management. Alternatives were determined in order of priority. Finally, an economic analysis was made for disposal alternatives. At the end of the study, the suitability of the disposal methods of wind turbine blade waste was determined as reuse in art and building structures, recovery in concrete, energy recovery in cement factories and disposal in landfills in solid waste sites, respectively.
Wind energy is a renewable energy system and is an environmentally friendly and profitable energy source. In recent years, investment in wind energy has been increasing rapidly around the world. While there were 17 GW wind energy installations in the world in 2000, this value increased to 906 GW in 2022. The economic life of wind turbines is accepted as 20 years. The parts of the wind turbine generally consist of steel, aluminum and composite materials. It is largely recyclable, except for the blades, which are made of composite materials. However, wind turbine blades consist of materials that are not easy to recycle, as they are composed of composite materials and predominantly thermoset plastics. For this reason, most end-of-life wind turbine blades are disposed of in landfills around the world. This situation causes environmental and economic problems for countries and creates a negative image of wind energy as a so-called 'green energy'. On the other hand, wind power plants established in the 1990s and 2000s, when wind energy began to become widespread in the world and in Turkey, have begun to reach the end of their lifespan. The number of wind turbines completing their lifespan will increase rapidly in the coming years. It has been determined that at least 110502,3 tons of wind turbine blades will become waste by 2041 in Turkey. For this reason, wind turbine blades that will become waste will cause a significant problem as they will take up large amounts of space in landfills. At the same time, the recovery of composite material, which is a valuable material, will be an important research topic. There are studies on the recycling of wind turbine blades in the literature, but studies on the subject are insufficient for our country. In this study, it is aimed to determine the most suitable disposal method of blade waste, which is prominent in the literature, by using a Multi-Criteria Decision Making (MCDM) method selected for wind turbines that will end their life in the near future. In this context, the wind turbine blade waste to be released in Turkey was calculated on the basis of power plant and province, and an application of the methodology was made with the example of a wind power plant in Bandırma, Balıkesir. In this context, this thesis consists of two stages. Initially, a provincial brand-model inventory of wind turbine blade waste that will be generated in Turkey in the near future was prepared. In the inventory study, the Wind Energy Systems database of the Turkish Wind Energy Association (TÜREB) was used. In the second stage, the Fuzzy TOPSIS decision-making method was applied for a wind power plant that will end its life in the near future in Balıkesir province. For this purpose, a literature review was conducted and alternative methods found in the literature for wind turbine blade waste were determined. The main and sub-criteria for these alternative methods were determined after the literature study. Then, a comparative survey was conducted on the weights of the criteria and the weights of the alternatives from five decision makers. Decision makers were selected from experts in solid waste management. Alternatives were determined in order of priority. Finally, an economic analysis was made for disposal alternatives. At the end of the study, the suitability of the disposal methods of wind turbine blade waste was determined as reuse in art and building structures, recovery in concrete, energy recovery in cement factories and disposal in landfills in solid waste sites, respectively.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering, Fuzzy TOPSIS, Rüzgar türbinleri, Bulanık TOPSIS, Wind turbines
