3 RÜZGAR ENERJİSİ NEDİR? Rüzgâr enerjisi, rüzgârı oluşturan hava akımının sahip olduğu hareket (kinetik) enerjisidir. Bu enerjinin bir bölümü yararlı olan mekanik veya elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Rüzgârın gücünden yararlanılmaya başlanması çok eski dönemlere dayanır. Rüzgâr gücünden ilk yararlanma şekli olarak yelkenli gemiler ve yel değirmenleri gösterilebilir. Daha sonra tahıl öğütme, su pompalama, ağaç kesme işleri için de rüzgâr gücünden yararlanılmıştır. Günümüzde daha çok elektrik üretmek amacıyla kullanılmaktadır.
4 Fosil, nükleer ve diğer yöntemlerde atmosfere zararlı gazlar salınmakta, bu gazlar havayı ve suyu kirletmektedir. Rüzgârdan enerji elde edilmesi sırasında ise bu zararlı gazların hiçbiri atmosfere salınmaz, dolayısıyla rüzgâr enerjisi temiz bir enerjidir, yarattığı tek kirlilik gürültüdür. Pervanelerin dönerken çıkardığı sesler günümüzde büyük ölçüde azaltılmıştır.
6 1. Yatay Rüzgar Türbini (YRT) Bu türbinlerde; dönme ekseni rüzgar yönüne paralel, kanatlar rüzgar yönüne diktir. Bu türbinlerde rotor kanatların sayısı azaldıkça rotor daha hızlı dönmektedir. Bu türbinlerin verimi yaklaşık %45’dir. YRT genel olarak yerden 20-30m yüksekte ve çevredeki engellerden 10m yüksekte olacak şekilde yerleştirilmelidir. Rüzgar hızının, rotor kanadı uç hızına bölünmesi ile elde edilen orana kanat uç hız oranı (λ) denir. Eğer; λ= 1–5 Çok kanatlı rotor, λ= 6–8 Üç kanatlı rotor, λ= 9–15 İki kanatlı rotor, λ>15 Tek kanatlı rotor kullanılır. YRT, farklı sayıda rotor kanadına sahip olan ve rüzgarı önden alan veya rüzgarı arkadan alan sistemler olarak da çeşitlilik gösterirler.
8 2. Dikey Rüzgar Türbini (DRT) Dönme eksenleri rüzgar yönüne dik ve düşey olan bu türbinlerin kanatları da düşeydir. DRT rüzgarı her yönden kabul edebilme üstünlüğüne sahiptir. Bu türbinler rüzgarı sürükler veya kaldırır. İlk harekete geçişleri güvenilir değildir. Bu türbinlerin verimi yaklaşık %35’dir Türbinlerin üreteç ve vites kutusu toprak seviyesinde kurulabildiğinden kuleye gerek duymazlar. Bu yüzden düşük rüzgar hızlarında çalışmak zorunda kalırlar ve “Yaw” mekanizmasına ihtiyaçları yoktur. Düşük rüzgar hızları ve az miktarda su pompalamak için tasarlanmışlardır. Kanat sayısının artması malzeme ağırlığını da beraberinde getirdiğinden, yüksek rüzgar hızlarında verimsiz çalışır. Rotor çapı 5m olan türbinden yaklaşık 0,5kW güç elde edilir. Bu türbinleri yer yüzeyine bağlayabilmek için çelik halatlara gereksinim duyulmaktadır.
10 3. Eğik Rüzgar Türbini (ERT) Dönme eksenleri düşeyle rüzgar yönünde bir açı yapan rüzgar türbinleridir. Bu tip türbinlerin kanatları ile dönme eksenleri arasında belirli bir açı bulunmaktadır. Verimleri düşük olup yaygın bir kulanım alanı bulunmamaktadır.
11 4. Uçan Rüzgar Türbini Uçan rüzgar türbini, kulesi olmaksızın havada duran bir rüzgâr türbinidir. Jeneratör topraktayken, bağlı bulunduğu planörün onu taşımasına gerek yoktur veya geçici bir tutturucusu vardır. Jeneratör havadayken, enerjisi toprağa iletmek için geçici tutturucu veya yükseltici kullanılabilir. Uçan türbin sistemleri kontak anahtarı veya sapma sürücü ve kule yapmaya gerek olmadan, hemen hemen sürekli rüzgar çekiş avantajına sahiptir.
13 5. Yüzen Rüzgar Türbini Yüzen rüzgar türbini, kulelerin monte edilmesinin mümkün olmadığı suyun derinliklerinde, elektrik üretmek için yüzen bir yapıya monte edilen denizdeki rüzgâr türbinidir. Rüzgar akışını bozan yersel özellikler su yüzeyinde olmadığından dolayı rüzgar, denizde daha güçlü ve daha sabit olabilir. Üretilen elektrik sualtı kabloları ile karaya gönderilir.
17 Rüzgar Türbini Çalışma Prensibi Bir rüzgar türbini genel olarak kule, jeneratör ,hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar ve pervaneden oluşur. Rüzgarın kinetik enerjisi rotorda mekanik enerjiye çevrilir. Rotor milinin devir hareketi hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır. Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi aküler vasıtasıyla depolanarak veya doğrudan alıcılara ulaştırılır.
18 DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA PRENSİBİ Türbin mili düşeydir ve rüzgârın geliş yönüne diktir. Daha çok deney amaçlı üretilmiştir. Ticari kullanımı çok azdır.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.
19 RÜZGAR TÜRBİNİ NERELERDE KURULUR RÜZGAR TÜRBİNİ NERELERDE KURULUR? Rüzgar türbini için yer seçilirken dikkat edilmesi gereken bazı hususlar vardır. Bunlardan biri rüzgar santralının inşa edileceği alanın ulaşım ve taşıma faaliyetlerine uygun olmasıdır. Rüzgar türbinleri oldukça büyüktür ve yerleştirilmeleri için vinçlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sebeple inşa alanının vinçlerin girebileceği özellikte olması gerekir. Ya da en kötü ihtimalle alanın elverişli hale getirlmesi gerekmektedir. Olmazsa olmazların başında rüzgar jeneratörünün kurulacağı alanın rüzgar rejimi bakımından verimli ölcütlerde olması gerekliliğidir. Bunu bilebilmek için bilimsel verilere ihtiyaç duyulmaktadır.
21 RÜZGAR TÜRBİNLERİNDE VERİM ve MALİYET HESABI AŞAMALARI Rüzgar türbinindeki verim Betz Teoremine göre en fazla %59 dur.Emax =0.5 x CP(Betz) x ρ x A x t x (Vr)3Maksimum güç eşitliği ile Cp, maksimum güç katsayısı yani maksimum kapasite faktörü bulunur. Buradan teorik olarak en yüksek oran 16/27 yani 0.59 dur. Bu yüzden bir rüzgar türbinin üretebileceği enerjinin gelen rüzgara oranı %59 dur. Modern rüzgar türbinleri teoride %50 lik bir verime ulaşmaktadır.Dünyadaki bir çok saha uygulamasında türbinlerin kapasite faktörleri %25 civarındadır. Ülkemizde ise rüzgar şiddetinin yüksek olmasından dolayı ortalama bu oran %30’a yaklaşmaktadır.
22 MALİYET HESABI AŞAMALARI KabullerBirim Tesis Bedeli EğrisiYatırım Maliyetiİnşaat Süresince Eskalasyon Yükünün Belirlenmesiİnşaat Süresince Faiz YüküSabit Yıllık Sermaye MasrafıYıllık Üretilen Enerji MiktarıBirim Yatırım MaliyetiBirim İşletme ve Bakım MaliyetiBirim Elektrik Enerji Maliyeti
23 RÜZGAR TÜRBİNLERİNİN AVANTAJLARI ve DEZAVANTAJLARI Avantajları: Temiz ve emisyonsuz bir enerji kaynağıdır, emisyonu olmadığı için sera gazları oluşturmaz ve küresel ısınmaya neden olmaz. Yakıt maliyeti yoktur ve işletme masrafları çok azdır. Dışa bağımlı olmayan ve çevresel koşullar uygun olduğunda sürekli enerji oluşturan bir kaynaktır. Rüzgar türbinleri karmaşık olmayan otomatik makinalardır ve periyodik bakımlar sonucu yıllık ömürleri boyunca sorunsuz çalışırlar. İşletmeye almak ve kullanmak üç ay gibi kısa bir sürede mümkün olabilmektedir.
24 Dezavantajları: Enerji üretimi rüzgara bağımlı olduğundan rüzgar kesilmesi veya azalması ile enerji kaybı oluşur. Türbin maliyetleri yüksek olabilmektedir. Ancak gittikçe azalan bir maliyet durumu söz konusudur. Büyük dönel bir makine oluşundan dolayı çevrede kuş ölümlerine neden olabilmektedir. Rüzgar türbinlerinin meydana getirdiği ses şiddeti çevreye gürültü olarak yansıyabilir. Türbinler; elektromanyetik dalgayı etkileyebilir.
25 DÜNYA’DAN ve TÜRKİYE’DEN RÜZGAR TÜRBİNİ ÖRNEKLERİ
26 100 kW’lık 15,000 türbin ile dünyanın en büyük rüzgar çiftliği Altamont Pass, CA (ABD) Rüzgar Çiftliği100 kW’lık 15,000 türbin ile dünyanın en büyük rüzgar çiftliği
28 Rüzgar Türbinli Kuleler Manama, Bahreyn’de bulunan Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi, dünyanın ilk rüzgar gücüyle elektrik üreten binasıdır.240 metre yüksekliğinde, 50 katlı olan ve 2008 yılında bitirilen kulelerin toplam maliyeti 150 milyon $’dır.29 m kanat çaplı, 3 adet yatay eksenli rüzgar türbini, yılda MWh’lik üretimleriyle, binanın yıllık elektrik enerjisi ihtiyacının yaklaşık %15’ini karşılamaktadır.Bu üretilen elektrik enerjisi, 300 evin ihtiyacı olan enerjiye eşittir.