Videoda izlediğiniz gibi düşey rüzgar çarklarının , yatay çarklara verim açısından bariz üstünlüğü bulunmaktadır.

Rüzgar Enerjisi nedir? Çeşitleri nelerdir ? Nasıl Çalışır ?

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.

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.

Dünyadaki durum

Rüzgâr Gücü, dünyada kullanımı en çok artan yenilenebilir enerji kaynaklarından biri haline gelmiştir. Günümüzde dünyadaki kullanım oranının çok düşük olmasına karşılık, 2020 yılında dünya elektrik talebinin %12’sinin rüzgâr enerjisinden karşılanması için çalışmalar yapılmaktadır.

Günümüzde rüzgâr enerjisinden üretilen toplam güç 40.301 MW civarındadır. Dünya’da rüzgardan enerji üretiminin %36,3′ü Almanya’da gerçekleştirilmektedir. Almanya toplamda 14.612 MW güç üretmektedir ve Almanya’nın elektrik enerjisi ihtiyacının % 5,6’sını karşılamaktadır. Rüzgâr gücünden en çok yararlanan diğer ülkeler sırasıyla İspanya, ABD, Danimarka, Hindistan, Hollanda, İtalya, Japonya, Birleşik Krallık ve Çin’dir. Diğer tüm ülkeler toplamda 3.756 MW’lık güç üretimi ile % 9,3 paya sahiptirler.

Üstünlükleri

  • Atmosferi kirletici etkiye sahip gazların salınmaması,
  • Temiz bir enerji kaynağı olması,
  • Kaynağının tükenmemesi (güneş, dünya ve atmosfer olduğu sürece),
  • Rüzgâr tesislerinin kurulumu ve işletilmesinin diğer tesislere göre daha kolay olması,
  • Enerji üretim maliyetlerinin düşük olması,
  • Güvenilirliğinin artması,
  • Bölgesel olması ve dolayısıyla kişilerin kendi elektriğini üretebilmesi.

rüzgar enerjisi elektrik enerjisinin damarıdır.

Rüzgâr türbinleri

Rüzgâr türbinleri, rüzgârdaki kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Bir rüzgâr türbini genel olarak kule, jeneratör, hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar ve pervaneden oluşur. Rüzgârın 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 rüzgâr türbinleri boyut ve tip olarak çeşitlilik gösterse de, genelde dönme eksenine göre sınıflandırılır. Rüzgâr türbinleri dönme eksenine göre “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (YERT) ve “Düşey Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (DERT) olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar.

Rüzgâr Türbini İç Yapısı

1. Makina Yeri (Nacelle)

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

2. Pervane Kanatları (Rotor Blades)

Pervane kanatları, rüzgârı yakalar ve rüzgârın gücünü pervane göbeğine aktarır. Modern bir 600 kW rüzgâr türbininde her pervane kanadının uzunluğu 20 metre kadardır ve bir uçak kanadı gibi tasarlanır.

3. Göbek (Hub)

Pervane göbeği, rüzgâr türbininin düşük hız miline bağlıdır.

4. Düşük Hız Mili (Low Speed Shaft)

Rüzgâr türbininin düşük hız mili, pervane göbeğini dişli kutusuna bağlar. Modern bir 600 kW rüzgâr 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 rüzgâr türbinininde azami elektrik gücü genelde 500 – 1500 kW arasındadır.

8. Elektronik Kontrol Ünitesi (Electronic Controller)

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

9. Hidrolik Sistem (Hydraulics System)

Hidrolik sistem, rüzgâr 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)

Rüzgâr türbininin kulesi, makina yerini ve pervaneyi taşır. Genelde kulenin yüksek olması bir avantajdır, zira zeminden uzaklaştıkça rüzgâr hızları artar. Modern bir tipik 600 kW rüzgâr 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 rüzgâra karşı döndürmek üzere elektrik motorlarından yararlanılır.

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

13. Anemometre ve Yelkovan (Anemometer and Wind Wane)

Anemometre (Rüzgâr ölçer) ve yelkovan, rüzgâr hızı ve yönünü ölçmek için kullanılır.

Anemometreden gelen elektronik sinyaller, rüzgâr türbininin elektronik kontrol ünitesi tarafından rüzgâr hızı yaklaşık 5 m/s’ye yaklaştığında rüzgâr türbinini çalıştırmak için kullanılır. Bilgisayar, türbini ve çevresini korumak için rüzgâr hızı 25 m/s’yi aştığında türbini otomatik olarak durdurur.

Yelkovan, sinyalleri rüzgâr türbininin elektronik kontrol ünitesi tarafından rüzgâr türbinini rüzgâra karşı döndürmek üzere kullanılır.