RÜZGAR TÜRBİNİ NEDİR?

Rüzgar, yüzyıllardır kullanılan ve asla tükenmeyip devamlı kendisini yenileyebilen bir enerji kaynağıdır. Bu kaynak eski çağlarda gemileri hareket ettirmede, tahıl öğütme ve su pompalama şeklinde işlemlerde kullanılırdı. Günümüzde ise artık bu enerji kaynağıyla elektrik üretebilmekteyiz bunu da rüzgar türbini teknolojilerine borçluyuz.

RÜZGAR TÜRBİNİ NEDİR VE ÖZELLİKLERİ

Rüzgar türbini, hareketli bir rotoru bulunan yakaladığı hava akımının kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bir sistemdir.Rüzgar türbini, belirli çeşitlere ayrılmış olsalar da genel prensibi rüzgarın bünyesindeki kinetik enerjiyi, mekanik enerjiye dönüştüren kanat ve rotor sistemiyle elektrik üretilmesine dayanır.Rüzgar türbinleri, rotorlarının dönüş eksenlerine nazaran genel olarak yatay, dikey ve eğik eksenli olmak suretiyle üçe ayrılır.

1-)Yatay Eksenli Rüzgar Türbini

Bu tip türbinlerin dönüş ekseni rüzgarların geliş yönüne nazaran paralel ve kanatları da diktir. Rotor kanatlarının sayısı azaldıkça daha hızlı dönmekte ve daha fazla elektrik üretmektedir. Bu biçim türbinlerin verimi ortalama olarak E’dir. Yatay eksenli türbinler çoğu zaman yerden 20 m veya 30 m yüksekliğe yerleştirilirler. Rüzgar hızının rotor kanadı hızına oranına kanat uç hız oranı (λ) denir.

Rüzgar türbinin rotoru hususi olarak tasarlanmış kanatlarıyla rüzgarın kinetik enerjisinin yaklaşık `’nı meblağ ve mekanik enerjiye dönüştürür. Bu da yönde şu demek oluyor ki türbin göbeğine bağlı olan pervane şaftında bir dönüş hareketi oluşur. Düşük hızda ve yüksek torkta dönen bu şaft dişli kutusu vasıtasıyla hızı yükseltilip torku düşürülür ve böylelikle jeneratörde elektrik üretimi sağlanmış olur. Yüksek kutuplu üreteç seçilirse dişli kutusuna ihtiyaç duyulmaz. Üretilen elektrik de türbin kulesinin yanında veya içerisinde bulunan şebekeye bağlı bir transformatör ile elektrik hattına aktarılır.

2-) KULE RÜZGAR TÜRBİNİ

Kule, rüzgar enerjisi ile elektrik üretimine doğrudan tesir eden bir sistem bileşenidir. Bilindiği üzere rüzgar hızı ve enerjisi yükseklikle doğru orantılıdır. Bu yüzden kule boyu ne kadar yüksek olursa üretilen enerji miktarı da o kadar fazla olur. Tabi ki de yüksek kule demek daha fazla maliyet demektir ve saha koşullarına gore de değişim göstermektedir.

Kule Rüzga Türbini

Atmosferin ilk 100 metresine Prandtl tabakası adı verilir bu katmandan sonrasında da Ekman katmanı bulunur. Bu katman rüzgarın en hızlı ve kesin olduğu katmandır ve düşük türbülans ve Weibull faktörelerine sahiptir. Kısacası bu tabaka rüzgar enerjisi ile elektrik üretiminde en müsait katmandır.

3-) DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ

Bu türbin sistemlerinin dönüş ekseni rüzgar yönüne diktir. DERT rüzgarı her yönden alabilir ve buna göre dönüş hareketiyle elektrik üretir. Bu özelliğiyle diğer türbin sistemlerine göre bir üstünlüğü bulunur. Rüzgarı sürükleyerek kaldıran bu türbinlerin verini ise yaklaşık olarak %35’dir. Herhangi bir kuleye ihtiyaç duymadan çalışan bu türbinler toprak seviyesinde kurulur ve bu yüzden de düşük rüzgar hızlarında çalışmak zorundadırlar (Bilindiği üzere rüzgar hızı yerden yükseldikçe artmaktadır). Rotor çapı 5 m  olan bir türbinden hemen hemen 0.5 kW’lık bir güç elde edilir.

Düşey eksenli türbinler, yatay eksenlilere göre daha az alan kaplarlar ama buna göre de daha az güç üretirler. Bu yüzden bu tip türbinler verimli bir şekilde kullanılmak isteniyorsa yüzlerce hatta belki de binlerce türbini birbirlerinin  rüzgar sahalarını kapatmayacak şekilde bir araziye yerleştirilmelidir.

4-) SAVONİUS TİPİ DÜŞEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ

1925 senesinde Finlandiya’lı bir mühendis olan Sigurd J. Savonius tarafından icat edilen Savonius rüzgar türbini, iki yatay disk arasında kanat görevi meydana getiren iki yarım silindirin birbirlerine perçinlenmesiyle oluşturulmuştur. Rüzgarın belirli bir hızda gelmesiyle silindirlerin çukur ve tümsek taraflarından pozitif ve negatif bir moment oluşur. Yani çukur tarafına rüzgar tarafınca etkiyen itme kuvveti, tümsek kısmındakinden ne kadar fazla olursa türbin o kadar hızlı döner.

5-)DARRİEUS TİPİ DÜŞEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ

Fransız bir mühendis olan George J.M. Darrieus tarafından buluş edilen bu rüzgar türbini kanatları düzgün bir aerodinamik yapıya sahip olduğundan ötürü yüksek bir performansa sahiptir. Kanatlar üzerindeki çekme gerilimi hafif bir eğime sahip olduğu için çok düşüktür. Yüksek rüzgar hızlarında çalışabilir fakat ilk hareket için bir tahrik motoru gereklidir. Rüzgar türbini teknolojisi günden güne gelişmekte ve çok farklı sistemler denenmektedir. Farklı tür de türbinlerde mevcuttur. Bu yazıda en fazlaca kullanılan türbin sistemlerini sizler için derledik. Rüzgar türbini verimlerinin arttırılması ve zorlu koşullara dayanık türbinlerin geliştirilmesiyle bu enerji kaynağından en çok elektriği üretebiliriz. Kim bilir bir ihtimal de bigün fırtınalara hükmedip şidderli rüzgar hızlarından elektrik üretmenin bir yolunu bulabilir.

Posted in Elektrik Elektronik Mühendisliği and tagged , , , , , , , , , , .

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir