YAPAY SİNİR AĞLARI İLE RÜZGAR VE GÜNEŞ ENERJİSİ POTANSİYELİNİN MODELLENMESİ VE DALGACIK DÖNÜŞÜMÜ İLE ANALİZİ

Abstract

Son yıllarda fosil yakıt kaynaklarının tükenmesi ve çevresel kaygılar nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarının mevcut enerji üretiminde kullanım payı giderek artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan rüzgar ve güneş enerjileri temiz, sürdürülebilir ve çevre dostu enerji kaynağı olmaları nedeniyle öne çıkmaktadır. Rüzgar ve güneş enerji potansiyeli, meteorolojik koşullara göre önemli ölçüde değişim gösterir. Rüzgar şiddeti ve güneş radyasyonun değişken ve kontrolünün güç oluşu, güneş ve rüzgar enerjisi sistemlerinde güç kalitesi, üretim tüketim dengesi ve güvenilirlik açısından bazı sorunlara neden olmaktadır. Bu nedenle, rüzgar ve güneş enerjisi sistemlerinin montajı ve işletimi sırasında, sistemlerin kurulduğu bölgelerin rüzgar şiddeti ve güneş radyasyonu özelliklerinin bilinmesi ve tahmin edilmesi çok önemlidir. Bu çalışmada, İstanbul Büyükçekmece İlçesi Eskice Bölgesine ait 2016 yılı meteorolojik verileri (rüzgar şiddeti ve güneş radyasyonu), istatistiksel yöntemler ve dalgacık dönüşümü yardımıyla mevsimsel olarak incelenmiştir. Böylece çalışma alanındaki rüzgar ve güneş enerjisi potansiyelleri ve bu potansiyelleri etkileyen küçük, orta ve büyük ölçekli olayların rolleri belirlenmiştir. Ek olarak değişik meteorolojik veriler (rüzgar şiddeti, güneş radyasyonu, UV radyasyon indis, toprak üstü 5cm sıcaklık, sıcaklık 2m, rüzgar yönü) kullanılarak rüzgar şiddeti ve güneş radyasyonu için ileriye yönelik kısa ve orta vadeli bir tahmin çalışması yapılmıştır. Modelleme için geleneksel istatistiksel yöntemlerden biri olan Çoklu Lineer Regresyon (ÇLR) ve esnek hesaplama yöntemlerinden biri olan Yapay Sinir Ağları (YSA) kullanılmıştır. YSA modellerinin performansını arttırmak için verilere dalgacık dönüşümü ön işlemi uygulanarak Dalgacık Yapay Sinir Ağı (D-YSA) hibrit modelleri geliştirilmiştir. Geliştirilen tüm modeller istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Mevsimsel olarak, rüzgar şiddeti için en başarılı modelin yaz mevsimini temsilen seçilen Haziran ayında ve R2, nRMSE ve MAPE(%) için sırasıyla 0.634, 0.327, 26.07 değerlerine sahip DYSA modelinin olduğu saptanmıştır. Güneş radyasyonu analizlerine dayalı olarak en başarılı tahminin yine Haziran ayında elde edildiği saptanmıştır. Bu aşamada kullanılan D-YSA modeli ile güneş radyasyonu için R2, nRMSE ve MAPE(%) değerleri sırasıyla 0.842, 0.471, 27.84 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, YSA kullanarak rüzgar şiddeti ve güneş radyasyonu tahmininde, dalgacık dönüşümü ile ön işlem yapmanın başarıyı arttırdığı gözlenmiştir. Bu verilere dayalı olarak seçilen inceleme bölgesinde ve Haziran ayında rüzgar ve güneş enerji potansiyelinin yeter güvenirlik ile tahmin edilebileceği vurgulanabilir.