RÜZGAR ENERJİSİ
Sunum İçeriği
Rüzgar Enerjisi
Türkiye Rüzgar Atlası ve
Rüzgar Potansiyeli Atlası
Türbin Çeşitleri
Bazı Rüzgar Santralleri
RÜZGAR ENERJİSİ NEDİR?
• Rüzgar enerjisi; doğal, yenilenebilir, temiz
ve sonsuz bir güç olup kaynağı güneştir.
Güneşin dünyaya gönderdiği enerjinin %1-2
gibi küçük bir miktarı rüzgar enerjisine
dönüşmektedir Güneşin, yer yüzeyini ve
atmosferi homojen ısıtmamasının bir
sonucu olarak ortaya çıkan sıcaklık ve
basınç farkından dolayı hava akımı oluşur.
• 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 değiştirmelerine rüzgar adı
verilmektedir.
RÜZGAR TÜRBİNİ NEDİR?
• Rüzgar türbinleri, rüzgardaki hareket
enerjisini önce mekanik enerjiye daha sonra
da elektrik enerjisine dönüştüren
sistemlerdir.
• Enerji, rüzgar hızının küpü ile orantılıdır.
E= ½ *g *S*V³
g: Hava yoğunluğu
S: Süpürme alanı
V: Rüzgar hızı
E: Enerji
Rüzgar Enerjisi Tarihçesi
MÖ 3000’ler
Yelkenli gemiler kullanılmaya başlandı
MÖ 200’ler
Irakta ilk yel değirmeni kullanıldı.
19. YY-20. YY
• Danimarka'da rüzgardan elektrik üreten ilk
tesis kuruldu
• Danimarka'da 10.000 kadar yel değirmeni
kuruldu.
• Amerika'da su pompalamak için 1000 yel
değirmeni kuruldu
• 1979’da, Danimarkalı Kuriant, Vestas,
Nordtank ve Bonus şirketlerinin rüzgâr
türbinlerini seri üretmesiyle birlikte
modern rüzgâr güç endüstrisinin temelleri
atılmış oldu .
Rüzgar Enerjisinin Kullanım Alanları
• Rüzgar enerjisi kullanımında asıl güç kaynağı
kanatların dönme hareketidir. Günümüzde daha çok
rüzgarla elektrik üretimi popüler olsa da rüzgar
enerjisinin kullanıldığı başka alanlarda
bulunmaktadır;
• Elektrik üretimi
• Şarj sistemleri
• Su depolama
• Taşımacılık
• Su pompalama
• Tahıl öğütme
• Soğutma
Rüzgar Türbinin Evlerde Kullanımı
Rüzgar türbinleri sadece şehir şebekesine elektrik
sağlamak amacıyla kullanılmaz. Ev kullanımı için
üretilen küçük türbinler de bulunmaktadır. Hatta bu
türbinlerin kullanımı giderek yaygınlık kazanmaktadır.
Ev tipi rüzgar türbinleri şebekeden uzak, rüzgar
verimi yüksek bölgelerde bireysel kullanım için son
derece uygundur.
• Bunun yanında rüzgarla elektrik üretiminin
tek
sebebinin
zorunluluk
olduğunu
söyleyemeyiz. Yenilenebilir enerjiye gönül
veren çevre dostları da teknolojinin
gelişmesi ve fiyatların ucuzlamasına paralel
olarak elektriklerini bu şekilde üretmeyi
tercih etmektedirler. İlerleyen yıllarda rüzgar
türbini satış fiyatlarının giderek azalacağı
tahmin edilmektedir.
Yandaki resimde rüzgar türbini,
güneş paneli ve fosil yakıtlı
jeneratörün bir evin enerjisini
sağlamasında birlikte kullanımları
gösterilmiştir. Rüzgar türbininde
üretilen elektriğin evlerde
kullanılması için bazı devre
elemanlarında düzenlenmesi
gerekebilir. Yine bataryalar elde
edilen enerjiyi kullanılmadığı süre
içinde depo etmeye yarar.
Günümüz rüzgar türbinleri bünyelerinde şarj kontrol
üniteleri(şarj regülatörü) taşırlar. Bu sayede akülerin
zarar görmesi de engellenmiş olur. Bunun yanında
rüzgardan elde edilen enerjiyi ev aletlerinde
kullanmak için alternatif akıma ihtiyaç duyulur. Bunu
sağlamak için İnvertör denilen dönüştürücüler
kullanılır.
Türkiye Rüzgar Potansiyeli
TÜRKİYE RÜZGAR ATLASI
Türkiye Rüzgar Potansiyeli
Sınıf
Alan
(km2)
Potansiyel
(MW)
1
0
0
2
5.038
1.662
3
168.759
41.656
4
370.767
44.659
Toplam
87.977
Türkiye Rüzgar Potansiyeli Atlası
Türkiye Yıllık Ortalama Rüzgar Hızı, 50 m
Rüzgar Enerjisinin Avantaj ve Dezavantajları
Rüzgar Enerjisinin Avantajları
•
•
•
Temiz bir enerji kaynağıdır, emisyonu yoktur.
Yerel bir enerji kaynağıdır, dışa bağımlı değildir.
Yatırım alanının % 1’ini kullanır, bu alanlarda tarım ve
hayvancılık faaliyetleri yapılabilir.
• Ucuz bir enerji kaynağıdır.
• Atıl alanlar kullanılabilir.
• Yüksek istihdam yaratır.
Dezavantajları
•
•
•
•
•
•
•
Rüzgar hızı sabit olmadığı için enerji üretimi sabit
değildir.
Çok düşük rüzgar hızlarında çalıştırmak ekonomik
açıdan, çok yüksek rüzgar hızlarında çalıştırmak
güvenlik açısından uygun değildir.
Enerji verimi fosil kaynaklara göre düşüktür.
Yatırım maliyeti yüksektir.(profesyonel sistemler
için)
Gürültü açısından yerleşim yerlerinin uzağında
olmasında yarar vardır.
Radyo ve tv sinyallerini bozabilir.
Kuş göç yollarında, kuşlara zarar verebilir.
Türbin bileşenleri
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Türbin kafası
Kanatlar
Kanat bağlantıları
Düşük Hız Şaftı
Dişli Kutusu
Yüksek Hız Şaftı
Elektrik Jeneratörü
Rota Mekanizması
Elektronik Kontrol
Hidrolik Sistem
Soğutma Sistemi
Kule
Anemometre ve Rüzgar Fırıldağı
27
RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA
PRENSİBİ
Bir rüzgâr türbini genel olarak kule, jeneratör ,hız
dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar
ve pervaneden oluşur. Rüzgârın 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.
Rüzgar Enerjisiyle Elektrik
Üretimi
Rüzgar Türbinlerinde Hız Kontrolü
Tahmin edilebileceği üzere rüzgar hızına bağlı olarak,
üretilen elektriğin miktarı da artmaktadır. Ortalama
özelliğe sağip bir rüzgar türbini 12 - 14m/s hızlara
ulaştığında üretebileceği maksimum enerji seviyesine
erişmiş olur.
Rüzgar hızının bu değerlerin üzerine çıktığı durumlar da
mevcuttur.
• Böyle bir durumda türbinin mekanik
yapısında bozulmalar meydana
gelebileceği gibi üretilen aşırı elektrik
enerjisi devrelerin de bozulmasına
sebep olabilmektedir.
• İşte bu sebepten türbin hızı belirli
değerlere ulaştığında daha fazla
hızlanmayı engelleyecek fren
mekanizmaları devreye girer.Günümüz
teknolojisi bu problemin çözümünde
çeşitli yöntemler geliştirmiştir.
1. Kaldırma Kuvvetine Dayalı
Türbinlerde hız kontrol sistemlerinin ilkidir. Bu sistemde türbin
kanatlarının ayrodinamik yapısı türbin belli bir hıza ulaştığında hızı
sabit bir değerde tutacak pasif bir sürtünme oluşturur. Frenleme
olayı herhangi bir yan ekipman kullanılmadan gerçekleştirildiği için
basit ve kullanışlı bir yöntem olmuştur. Fakat türbin kapasitelerinin
zamanla yükselmesi, 1,5 MW'ın üzerinde güce sahip türbinlerde
bu yöntemin bazı sakıncalar doğurmasıyla sonuçlanmıştır. Bu
nedenden ötürü günümüzde az kullanılan bir yöntemdir.
2. Değişken Hızlı Rotor
Yaygın olarak kullanılan türbin teknolojisi budur. Maksimum üretim
seviyesine ulaşıldığında türbin kanatlarnın eğimi değişerek hızın
belirli bir değerin üzerine çıkması engellenmiş olur. Büyük
kapasiteli türbinlerde de kullanılabildiği için günümüzde yaygın
olan sistemdir. Rüzgar türbini teknolojilerinin başlangıcından bu
yana bahsedilen iki yöntem temel alınmak üzere pekçok
varyasyon denenmiştir.
RÜZGARÖLÇER
Anemometreler rüzgar hızını ölçmek
üzere kullanılan aletlerdir. Türkçe
karşılığı tam olarak "rüzgarölçer " dir.
Anemometrelerin çoğu rüzgar hızını
dönebilen eksenleri yardımıyla
ölçebilmektedirler. Bunun yanında
sayısal(dijital) rüzgarölçerler de
mevcuttur. Çoğu anemometre rüzgar
hızının yanısıra sıcaklık değeri gibi
değerleri de ölçmektedir.
Bununla beraber farklı
anemometreler de vardır. Bilindiği
gibi rüzgar vektörel bir büyüklüktür.
Yani hem şiddeti, hem de yönü
önemlidir. Bunun için meteorolojik
çalışmalarda biraz daha farklı
rüzgarölçerler kullanılmaktadır.
Bir bölgenin rüzgar rejimini incelemek rüzgar türbinlerinin
kurulacağı alanı tespit etmekte çok önemlidir. Uzun bir süreç
içinde incelenen alanın rüzgar rejimi uygun bulunursa buraya
rüzgar türbini kurulabilmektedir.
RÜZGAR TÜRBİNİ
ÇEŞİTLERİ
Rüzgar türbinleri dönme eksenine göre üç
gruba ayrılırlar:
1)Yatay eksenli rüzgar türbinleri ;
• Tek Kanatlı Rüzgar Türbinleri
• İki Kanatlı Rüzgar Türbinleri
• Üç Kanatlı Rüzgar Türbinleri
• Çok Kanatlı Rüzgar Türbinleri
RÜZGAR TÜRBİNİ
ÇEŞİTLERİ
2)Dikey eksenli rüzgar türbinleri;
• Savonious Rüzgar Türbinleri
• Darrieus Rüzgar Türbinleri
• H-Darrieus Rüzgar Türbinleri
3)Eğik eksenli rüzgar türbinleri
YATAY EKSENLİ RÜZGAR
TÜRBİNLERİ
YATAY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ
ÇALIŞMA PRENSİBİ
•
•
•
•
•
•
•
Rotor Blades (Pervane
kanatları): Rüzgar enerjisini dönme
hareketine çevirmeye yarar.
Shaft (Şaft) : Dönme hareketini üreteçe
iletir.
Gear Box (Dişli Kutusu): Pervaneyle
şaftın aralarındaki hızı arttırıp, üretece
daha hızlı bir hareket iletilmesine
yardımcı olur.
Generator (Üreteç) : Dönme
hareketinden elektrik enerjisi üreten
bölüm.
Breaks (Frenler) : Aşırı yüklenme ve
bir sorun olduğunda pervaneyi
durdurmaya yarar.
Tower (Kule) : Pervane ve motor
bölümününü yerden güvenli bir
yükseklikte çalışmasını sağlar.
Electrical Equipment (Elektrik
Donanımı): Üretilen elektrik enerjisini
ilgili merkezlere iletilmesini sağlar.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR
TÜRBİNLERİ
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.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ
ÇALIŞMA PRENSİBİ
•
•
•
•
•
Dikey eksenli rüzgar türbinlerinin ticari amaçla az
kullanılmasının nedenleri :
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.
Download

Ders notu-5 için Tıklayınız…