Rüzgar Enerjisi ve Rüzgar Türbinleri

Rüzgar türbini çalışma prensibi
Rüzgarın kinetik enerjisini mekanik enerjiye ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemlere rüzgar türbini denir. Çok farklı boyutlarda ve modellerde bulunan rüzgar türbinlerinin çalışma prensipleri genelde benzerdir. Bütün türbinlerde, rüzgarın kinetik enerjisi türbin kanatlarını hareket ettirir, oluşan bu mekanik enerji jeneratörlerde elektrik enerjisine dönüşür, daha sonra elektrik enerjisi ya direk olarak kullanılması için şebekelere gönderilir veya pillerde depolanır.
1980 de kullanılmaya başlanan ve bu tarihten sonra türbinler kapasite verimlilik ve tasarım bakımından hızla gelişmiştir.
Günümüzde rüzgar türbinleri 3-4 m/s’den 25 m/s’ye kadar geniş aralıktaki rüzgar hızları ile çalışabilmektedir.
Günümüz elektrik üretim amaçlı şebeke bağlantılı modern rüzgar türbinleri çoğunlukla üç kanatlıdır ve kanat çapları 30 m’ye kadar çıkabilir ve 30-50 m kule yüksekliğine sahiptirler. Rüzgar türbinleri karaya kurulduğu gibi denizlerde de kurulabilmektedir.

Rüzgar Enerjisinin Avantaj ve Dezavantajları Hakkında Bilgi

Avantajları:
• Rüzgar enerjisi, güç üretmek için herhangi bir kimyasal proses içermediği için su ve hava kirliliği yaratmaz .
• Sera gazı oluşmadığı için küresel ısınmaya katkısı yoktur. Yani temiz bir enerji kaynağıdır ve çevre dostudur.
• Rüzgar atmosferde bol serbest olarak bulunur.
• Rüzgar enerjisi yenilenebilir ve sürdürülebilir bir enerji kaynağıdır.
• Elektriğin kablolarla ulaşamadığı uzak ve küçük yerleşim yerleri için rüzgar türbinleri yerel elektrik üretimi için bir alternatif oluşturur.
• Rüzgar türbinlerinin yer aldığı bölgelerde tarım ve hayvancılık olumsuz olarak etkilenmez.
• Rüzgar enerjisinin maliyeti diğer güç santralleriyle rekabet edebilecek düzeydedir.
• Rüzgarın elverişli olduğu her yere rüzgar türbini kurulabilir.

Dezavantajları:
• Rüzgar oluşumu bir doğa olayı olduğu için rüzgarların hızını ve yönünü önceden belirlemek zordur.
• Üretilecek enerji rüzgarın hızına bağlıdır. Rüzgar hızı düşerse üretilen enerji miktarı düşmektedir. Yani rüzgar enerjisi kesintisiz bir enerji kaynağı değildir.
• Rüzgar türbinlerinden gürültü çalışmaları, yakın çevrelerde yaşayanlar için rahatsız edicidir.
• Rüzgar türbinleri görüntü kirliliği oluşturabilir.
• Rüzgar türbinleri çevredeki elektromanyetik dalgayı etkileyebilir. Büyük kapasiteli türbinler yakın çevredeki TV yayınlarını etkileyebilir.
• Büyük kapasite rüzgar türbinleri göçmen kuşları uçuş yollarını olumsuz olarak etkileyebilir.

Rüzgar hızının ve yönünün ölçülmesi

Rüzgar ölçümlerinde üç tip ölçüm sistemi kullanılır:
• Meteoroloji hava istasyonları tarafından kullanılan standart ölçüm sistemleri
• Rüzgar çeşidini ve kaynağını ölçen cihazlar,
• Türbinlerin çalışma performanslarını değerlendirmek üzere fırtına ve türbülans durumunda yüksek örnekleme hızlarına sahip özel tasarım cihazları.
• Bu cihazlar basit hız ölçüm-kaydedici cihazlarından kanat yüzeyindeki türbülansını ölçen şekilde tasarlanmış çok karmaşık sistemlere kadar farklılıklar gösterebilir.
Basit hız ölçüm cihazı olarak rüzgar hızlarını elektriksel sinyale dönüştüren anemometre olarak bilinen sensörler kullanılır.
Rüzgar hızlarının dağılımı ve rüzgar yönlerinin değişen frekanslarını göstermek için yönünde ölçülmesi gerekmektedir. Bunun için rüzgar yön bilgisini elektriksel sinyale çeviren yönden bağımsız rüzgar sensörleri kullanılır.
Anemometre


Rüzgar türbin bileşenleri:
Kule: Yuvarlak veya kafes şeklinde, çelik veya betondan yapılmış tepesine türbin gövdesinin yerleştirilmesini sağlayan direklerdir.
Makine yeri: Kule üzerinde bulunan, rotor, dişli kutusu, şaftlar, jeneratör, kontrolör ve frenleme düzeneğinin yer aldığı bölümdür.
Rotor: Kanatlar ve dişli kutusunun bulunduğu yerdir.
Kanatlar: Türbinlerin çoğu iki veya üç kanatlıdır. Kanatlara çarpan rüzgar kanatları kaldırarak döndürmektedir. Kanatlar polyester ile kuvvetlendirilmiş fiberglass veya epoxy ile güçlendirilmiş fiber karbondan yapılmakta ve çelik omurga ile desteklenmelidir.
Jenaratör: Elektrik üreten makinelerdir.
Yüksek hızlı şaft: Kanatların dişli kutusuna bağlayan şafttır.
Düşük hızlı şaft: İçinde düşük ve yüksek hız şaftları bulunur.
Pitch: Kanatların dönüşünü kontrol eden döndürme mekanizmasıdır.
Rüzgar yön ölçer: Değişimlere göre kuyruk motoru ile haberleşmeyi sağlayan türbini rüzgar yönüne taşıyan cihazdır.
Kuyruk: Rüzgarın hızı değişimine göre rotor kafasını rüzgara dik tutacak tarzda ayarlar.
Anemometer: Rüzgar hızını ölçen elektronik kontrol sistemine ileten ölçüm cihazıdır
Frenler: Acil durumlarda, mekanik ,elektriksel veya hidrolik olarak uygulan bir disk ile rotorun hareketi durdurulmaktadır.
Kontrol Sistemi: Rotorun dönme hareketini başlatan hareketini durduran sistemdir.