Rüzgar Enerjisi Nedir?

Güneş ışınları, yeryüzüne farklı sıcaklık, basınç ve nem oluşmasına neden olur. Bunlar da yeryüzünün eşit olmayan ısınmasına ve soğumasına sebep olur. Yeryüzünün farklı şekilde ısınması ve soğuması ile ortaya çıkan kuvvetler ise hava hareketlerini meydana getirmektedir.

Rüzgar Enerji
Rüzgarın Rüzgar Enerjisine Dönüşümü

Bir hava kütlesi mevcut durumundan daha fazla ısınırsa atmosferin yukarısına doğru yükselir ve bu hava kütlesinin yükselmesiyle boşalan yere, aynı hacimdeki soğuk hava kütlesi yerleşir. Bu hava kütlelerinin yer değiştirmesine rüzgar adı verilmektedir. Rüzgâr enerjisi ise rüzgârı oluşturan hava akımının sahip olduğu hareket enerjisidir. Rüzgar enerjisinin kaynağı güneştir. Güneş enerjisinin %1-2’lik kısmı rüzgar enerjisine dönüşür.

Neden Rüzgar Enerjisi?

Rüzgar enerjisi yenilenebilir enerji kapasitesi açısından en geniş kullanıma sahip kaynakların başında gelmektedir. Rüzgar enerjisinden yararlanma tarihi çok eski zamanlara dayanmaktadır. Rüzgar gücünden ilk olarak kullanılan örnekler, yelkenli gemiler ve yel değirmenleridir. Yelkenli gemilerde rüzgarın kinetik enerjisi gemilerin hareketini sağlamak için kullanılmış, yel değirmenlerinde ise buğday gibi tahılların öğütülmesi amacıyla rüzgar gücünden faydalanılmıştır. Zaman ilerledikçe enerji konusunda sıkıntılar yaşanmaya başlamış ve enerji elde etmek için rüzgar türbinleri tasarlanmıştır. 

yel değirmeni - Vikisözlük

Rüzgar Enerjisi Avantaj ve Dezavantajları Nelerdir?

Avantajları
– Enerjide dışa bağımlılığı azaltmaktadır.
– Rüzgar çiftlikleri kolayca sökülebilmekte ve bulundukları arazi kolayca eski haline getirilebilmektedir.
– Doğal yolla elde edilen bir enerjidir. 
– Temiz bir enerjidir ve çevreye zararı yok denecek kadar azdır.
– Yakıt tüketimi yoktur ve havayı kirletmez.
– Fosil yakıtlı santrallerin elektrik üretiminde neden olduğu kirliliği göstermez.

Dezavantajları
– Enerji üretimi rüzgara bağlı olduğundan rüzgar kesilmesi veya azalması ile enerji kaybı oluşur. Rüzgar türbinlerinde enerji üretebilmek için rüzgarın optimum seviyede olması gerekmektedir.
– Rüzgar türbinleri yüksek desibelde ses oluşturmaktadır. Bu nedenle gürültü kirliliğine yol açmaktadırlar.
– Doğal yaşama zarar verir, kuş ölümlerine yol açar.
– Elektromanyetik dalgayı etkileyebilir.
– Rüzgar türbinlerinde devrilme ve yanma gibi istenmeyen durumlar görülebilir.
– Türbin maliyetleri yüksektir.
– Rüzgar türbinleri için büyük alanlar gereklidir.

Türkiye Rüzgar Enerjisinde Ne Durumda?

Türkiye’de ilk rüzgar santrali 1998 yılında İzmir’de kurulmuştur.

Ülkemizde lisanslı + lisanssız rüzgar santrali kurulu gücü 5084 MWe güce ulaştı. 27 farklı ile dağılan tesislerden yılda 13 milyar kilovatsaatten fazla elektrik enerjisi üretiliyor.

İllere göre en fazla rüzgar santrali Balıkesir’de bulunmaktadır. Balıkesir’de tüm RES’leri yüzde 18’i yer almakta olup il genelindeki rüzgar kurulu gücü 924 MW seviyesindedir. Balıkesir’i 874,33 MW ile İzmir, 544,55 MW ile Manisa ve 359,10 MW ile Hatay takip etmekte olup ülke genelindeki toplam kapasitenin yarısından fazlası bu 4 ilde yer almaktadır.

Rüzgar Türbini Nedir? İç Yapısı Nasıldır?

Rüzgar türbini, rüzgardaki kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir.

Bir rüzgar türbini genel olarak kule, jeneratör, hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar ve pervaneden oluşur. Rüzgarın kinetik enerjisi rotorda mekanik enerjiye çevrilir. Pervane milinin devir hareketi hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır. Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi aküler vasıtasıyla depolanarak veya doğrudan alıcılara ulaştırılır.

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

Yatay Eksenli Rüzgar Türbini

Rüzgar Türbini İç Yapısı

1. Makina Yeri (Nacelle)
Makina yeri, Rüzgar türbininin dişli kutusu ve elektrik üreteci dahil kilit parçalarını içerir. Servis personeli, makina yerine türbin kulesinden girebilir. Makina yeri solunda, Rüzgar türbini pervanesi yani pervane kanatları ve göbek bulunur.

2. Pervane Kanatları (Rotor Blades)
Pervane kanatları, Rüzgarı yakalar ve Rüzgarın gücünü pervane göbeğine aktarır. Modern bir 600 kW Rüzgar türbininde her pervane kanadının uzunluğu 20 metre kadardır ve bir uçak kanadı gibi tasarlanır.

3. Göbek (Hub)
Pervane göbeği, Rüzgar türbininin düşük hız miline bağlıdır.

4. Düşük Hız Mili (Low Speed Shaft)
Rüzgar türbininin düşük hız mili, pervane göbeğini dişli kutusuna bağlar. Modern bir 600 kW Rüzgar türbininde dişli nispeten yavaş, dakikada 19 – 30 devir hızı ile döner. Bu mil aerodinamik frenlerin çalışması için hidrolik sisteme ait borular içerir.

5. Dişli Kutusu (Gearbox)
Dişli kutusunda, solda düşük hız mili bulunur. Sağdaki yüksek hız milinin, düşük hız milinden 50 kat hızlı dönmesini sağlar.

6. Mekanik Frenli Yüksek Hız Mili (High Speed Shaft with its mechanical brake)
Mekanik frenli yüksek hız mili, dakikada yaklaşık 1500 devir hız ile döner ve elektrik üretecini çalıştırır. Bir acil durum mekanik freni vardır. Mekanik fren, aerodinamik frenlerin çalışmaması durumunda veya türbin bakımdayken kullanılır.

7. Elektrik Üreteci (Electrical Generator)
Elektrik üreteci, genelde bir senkron üreteç veya asenkron üreteçtir. Modern bir Rüzgar türbinininde azami elektrik gücü genelde 500 – 1500 kW arasındadır.

Rüzgar Türbini Nasıl Çalışır

8. Elektronik Kontrol Ünitesi (Electronic Controller)
Elektronik kontrol ünitesi, Rüzgar türbininin durumunu sürekli izleyen ve eğim mekanizmasını kontrol eden bir bilgisayar içerir. Bir arıza halinde (örneğin, dişli kutusu veya üretecin fazla ısınması) Rüzgar türbinini otomatik olarak durdurur ve telefon modem hattı vasıtasıyla türbin operatörünü bilgisayarına uyarı verir.

9. Hidrolik Sistem (Hydraulics System)
Hidrolik sistem, Rüzgar türbininin aerodinamik frenlerini içerir.

10. Soğutma Birimi (Cooling Unit)
Soğutma ünitesi, üreteci soğutmak için kullanılan bir soğutma birimini içerir. Ayrıca dişli kutusundaki yağı soğutmak için kullanılan bir soğutma birimi de içerir.

11. Kule (Tower)
Rüzgar türbininin kulesi, makina yerini ve pervaneyi taşır. Genelde kulenin yüksek olması bir avantajdır, zira zeminden uzaklaştıkça Rüzgar hızları artar. Modern bir tipik 600 kW Rüzgar türbininde 40 – 60 metrelik bir kule bulunur.

Kuleler, dairesel veya kafes biçiminde olabilir. Dairesel kuleler türbinin tepesine ulaşmak için bir iç merdiven olabildiğinden personelin türbinlere bakması için daha güvenlidir. Kafes kulelerin avantajı başlıca daha ucuz olmasıdır.

12. Eğim Mekanizması (Yaw Mechanism)
Eğim mekanizması, pervane ile birlikte makina yerini Rüzgara karşı döndürmek üzere elektrik motorlarından yararlanılır.

Eğim mekanizması, yelkovanı kullanarak Rüzgar yönünü algılayan elektronik kontrol ünitesi tarafından çalıştırılır. Rüzgar, yön değiştirdiğinde normalde türbin bir defada sadece birkaç derece eğilir.

13. Anemometre ve Yelkovan (Anemometer and Wind Wane)
Anemometre (Rüzgar ölçer) ve yelkovan, Rüzgar hızı ve yönünü ölçmek için kullanılır.
Anemometreden gelen elektronik sinyaller, Rüzgar türbininin elektronik kontrol ünitesi tarafından Rüzgar hızı yaklaşık 5 m/s’ye yaklaştığında Rüzgar türbinini çalıştırmak için kullanılır. Bilgisayar, türbini ve çevresini korumak için Rüzgar hızı 25 m/s’yi aştığında türbini otomatik olarak durdurur. Yelkovan, sinyalleri Rüzgar türbininin elektronik kontrol ünitesi tarafından Rüzgar türbinini Rüzgara karşı döndürmek üzere rüzgâra karşı döndürmek üzere kullanılır.

Yenilenebilir enerji kaynakları hakkındaki diğer yazılarımıza ulaşmak için tıklayınız.

Paylaş
Önceki İçerikGirişimci Röportajları: Febrics Bilişim Teknolojileri- Ercan GÖK
Sonraki İçerikBTK Akademi Nedir ?
Balıkesir Üniversitesi Makine Mühendisliği öğrencisi olmakla birlikte "Gelişen Teknoloji", "Yenilenebilir Enerji Kaynakları" gibi konulara yoğun ilgisi bulunmaktadır. Kişisel gelişimine daha yetkin bir şekilde odaklanmak için Diyalogin gibi saygın bir sitede blog yazarı olmayı ve burada kendini öğrenmeye daha da teşvik etmeyi amaçlamıştır.