Rüzgar Enerjisi Nedir?

Rüzgar Enerjisi Nedir: Rüzgar enerjisinin kaynağı güneştir. Güneşin, yer yüzeyini ve atmosferi farklı derecede ısıtmasından rüzgar adı verilen hava akımı oluşur. Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin yalnızca küçük bir bölümü rüzgar enerjisine çevrilir.

Rüzgar Enerjisinden hangi alanlarda yararlanılır: Rüzgar gücünden ilk yararlanma şekli olarak yelkenli gemiler ve yel değirmenleri gösterilebilir. Daha sonra tahıl öğütme, su pompalama, ağaç kesme işleri için de rüzgar gücünden yararlanılmıştır. Günümüzde daha çok elektrik üretmek amacıyla kullanılmaktadır.

Rüzgar Enerjisinin kullanım alanları:
1- Konutlar
2- İşletmeler
3- Park, bahçe ve cadde aydınlatmaları.
4- Sinyalizasyon
5- Sulama sistemleri.
6- Karavan, tekne ve mobil istasyonlar.

Rüzgar enerjisinin özellikleri:
1- Atmosferde bol ve serbest olarak bulunur.
2- Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır.
3- Enerjisi hızının küpü ile orantılıdır.
4- Yoğunluğu düşüktür.
5- Enerjisinin depolanması, başka bir enerjiye çevrilmesi ile mümkündür. Çevre kirliliği yaratmaz.

Rüzgar enerjisinin Üstünlükleri
1- Atmosferi kirletici etkiye sahip gazların salınmaması,
2- Temiz bir enerji kaynağı olması,
3- Kaynağının tükenmemesi (güneş, dünya ve atmosfer olduğu sürece),
4- Rüzgar tesislerinin kurulumu ve işletilmesinin diğer tesislere göre daha kolay olması,
5- Enerji üretim maliyetlerinin düşük olması,
6- Güvenilirliğinin artması,
7- Bölgesel olması ve dolayısıyla kişilerin kendi elektriğini üretebilmesi.

Rüzgar Türbini
En basit anlamda bir rüzgar türbini 3 bölümden oluşur.

1.Pervane Kanatları:

Rüzgar estiği zaman pervanenin kanatlarına çarparak onu döndürmeye başlar. Bu sayede rüzgar enerjisi ile kinetik(hareket) enerjisi elde edilmiş olur. Pervaneler rüzgar estiğinde aynı yönde dönecek şekilde tasarlanmışlardır.

2.Şaft:

Parvenelerin dönmesiyle ona bağlı olan şaft da dönmeye başlar. Şaftın dönmesiyle de motor içinde hareket oluşur ve motorun çıkışında elektrik enerji sağlanmış olur.

3.Jeneratör(Üreteç):

Oldukça basit bir çalışma yöntemi vardır. Elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilmiş olur. Küçük oyuncak arabalardaki elektrik motoruna benzer bir sistemdir. İçinde mıknatıslar bulunur. Bu mıknatısların ortasında da ince tellerle sarılmış bir bölüm bulunur. Pervane şaftı döndürğü zaman motor içindeki bu sarım bölgesi , etrafındaki mıknatısların ortasında dönmeye başlar. Bunun sonucunda da alternatif akım (AC) oluşur.

Sınıflandıma

Kullanımdaki rüzgâr türbinleri boyut ve tip olarak çok çeşitlilik gösterse de genelde dönme eksenine göre sınıflandırılır. Rüzgâr türbinleri dönme eksenine göre “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (YERT) ve “Düşey Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (DERT) olmak üzere iki sınıfa ayrılır.

Yatay eksenli

Yatay eksenli bir rüzgâr türbini
Bu tip türbinlerde dönme ekseni rüzgâr yönüne paraleldir. Kanatları ise rüzgâr yönüyle dik açı yaparlar. Ticari türbinler genellikle yatay eksenlidir. Rotor, rüzgârı en iyi alacak şekilde, döner bir tabla üzerine yerleştirilmiştir.

Yatay eksenli türbinlerin çoğu, rüzgârı önden alacak şekilde tasarlanır. Rüzgârı arkadan alan türbinlerin yaygın bir kullanım yeri yoktur. Rüzgârı önden alan türbinlerin iyi tarafı, kulenin oluşturduğu rüzgâr gölgelenmesinden etkilenmemesidir. Kötü tarafı ise, türbinin sürekli rüzgâra bakması için dümen sisteminin yapılmasıdır.

Yatay eksenli türbinlere örnek olarak pervane tipi rüzgâr türbinleri verilebilir. Bu tip türbinlerin kanatları tek parça olabileceği gibi iki ve daha fazla parçadan da oluşabilir. Günümüzde en çok kullanılan tip üç kanatlı olanlardır. Bu türbinler elektrik üretmek için kullanılır. Geçmişte çok kanatlı türbinler tahıl öğütmek, su pompalamak ve ağaç kesmek için kullanılmıştır.

Düşey eksenli

Darrieus tipi bir rüzgâr türbini
Türbin mili düşeydir ve rüzgârın geliş yönüne diktir. Savonius tipi, Darrieus tipi gibi çeşitleri vardır. Daha çok deney amaçlı üretilmiştir. Ticari kullanımı çok azdır.

Bu türbinlerin üstünlükleri şöyle sıralanabilir:
Jeneratör ve dişli kutusu yere yerleştirildiği için, türbini kule üzerine yerleştirmek gerekmez, böylece kule masrafı olmaz.
Türbini rüzgâr yönüne çevirmeye, dolayısıyla dümen sistemine ihtiyaç yoktur.
Türbin mili hariç diğer parçaların bakım ve onarımı kolaydır.
Elde edilen güç toprak seviyesinde çıktığından, nakledilmesi daha kolaydır.

Sakıncaları ise şöyledir:
Yere yakın oldukları için alt noktalardaki rüzgâr hızları düşüktür.
Verimi düşüktür.
Çalışmaya başlaması için bir motor tarafından ilk hareketin verilmesi gerekir, bu yüzden ilk hareket motoruna ihtiyacı vardır.
Ayakta durabilmesi için tellerle yere sabitlenmesi gerekir, bu da pek pratik değildir.
Türbin mili yataklarının değişmesi gerektiğinde, makinenin tamamının yere yatırılması gerekir.

Darrieus tipi

Düz tip bir Darrieus rüzgâr türbini
Darrieus tipi düşey eksenli rüzgâr türbininde, düşey şekilde yerleştirilmiş iki tane kanat vardır. Kanatlar, yaklaşık olarak türbin mili uzun eksenli olan bir elips oluşturacak biçimde yerleştirilmiştir. Kanatların içbükey ve dışbükey yüzeyleri arasındaki çekme kuvveti farkı nedeniyle dönme hareketi oluşur. Yapısı gereği Darrieus tipi rüzgâr türbinlerinde, devir başına iki kere en yüksek tork elde edilir. Rüzgârın tek yönden estiği düşünülürse; türbinin verdiği güç, sinüs şeklinde bir eğri oluşturur…

Savonius tipi

Savonius türbinleri, iki ya da üç adet kepçeye benzer kesitin birleşimi şeklindedir. En yaygını iki adet kepçenin bulunduğu durumdur ve “S” şeklini andıran bir görüntüsü vardır. Savonius türbininde akışkan içbükey kanat üzerinde türbülanslı bir yol izler ve burada dönel akışlar meydana gelir. Bu dönel akışlar Savonius türbininin performansını düşürür, bu nedenle elektrik üretiminde pek fazla kullanılmazlar. Daha çok su pompalama amaçlı ve rüzgâr ölçümlerinde kullanılan anemometre olarak kullanılırlar.

Rüzgâr gücü hesabı

Rüzgâr gücü mümkün rüzgâr enerjisinin bir ölçümüdür. Rüzgâr gücü, rüzgâr hızının kübünün bir fonksiyonudur. Eğer rüzgâr hızı iki misline çıkarsa rüzgârdaki enerji sekiz faktörü ile artar (23). Bunun anlamı şudur; rüzgâr hızındaki küçük değişiklikler rüzgâr enerjisinde büyük değişikliklere neden olurlar.

Örneğin, 12.6 m/s hızındaki bir rüzgâr ile üretilebilecek enerji miktarı, 10 m/s hızındaki bir rüzgârdan üretilebilecek enerjinin 2 katıdır. (10 = 1000, 12.63 = 2000).

Yer seçimi veya ölçüm hataları ile yapılabilecek küçük rüzgâr hızı hataları bir rüzgâr türbini yatırımında büyük hatalara neden olabilmektedir. Bu nedenle, rüzgâr türbini satınalmadan önce, doğru ve sürekli bir rüzgâr çalışması yapılmalıdır. Ekonomik olarak uygulanabilir olması için, bir rüzgâr türbini kurulacak yerde yıllık ortalama en az 5.4 m/s (12 mph) rüzgâr hızı olmalıdır.

Rüzgârdaki Mümkün Güç Miktarı

W = 0.5 r A v3 eşitliği ile verilir.

W: güç/enerji r: hava yoğunluğu A: kanat alanı v: rüzgâr hızı

Hava yoğunluğu yükseklikle, sıcaklıkla ve hava cepheleri ile değişir. Rüzgâr gücü hesaplamalarında, hava cephelerinin etkisi önemsenmeyecek kadar küçüktür, böylece hava yoğunluğu formülü şöyledir:

P = 1.325 P/T T: Fahrenheit + 459.69 olarak sıcaklık P: Yüksekliğe göre düzeltilmiş Mercury basıncı (inch)

Tipik ortalama hava sıcaklığı (59 °F) deniz seviyesine indirgenerek hava yoğunluğu için bir standart değer kullanılabilir. Bu durumda güç eşitliği basit olarak aşağıdaki hale gelir:

Basitleştirilmiş Güç Eşitliği

Metrik Birimler

W = 0.625 A v3 W: Güç (watt) V: Rüzgâr hızı (m/s) A: Rüzgâr türbini kanatları tarafından süpürülen alan (m2)

A = Π r2 r: Rotor yarıçapı (m)

Basitleştirilmiş güç eşitliği denklemi, rüzgâr turbinenden elde edilecek gücün amprik olarak hesaplanabilmesi için türetilmiştir. Bu denklemden anlaşılabileceği gibi, bir sistemden elde edilecek enerji, rüzgâr hızının kübü ile doğru orantılıdır. Ayrıca elde edilecek güç , rüzgâr türbin kanatlarının süpürdüğü alan dolayısıyla rotor yarıçapının karesi ile orantılıdır.

Rüzgar Enerjisi Nedir?” için 2 yorum

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.