Rüzgar Enerjisi Nedir?
Rüzgar Enerjisi Nasıl Elde Edilir?
Rüzgar Enerjisinin özellikleri nelerdir?
Rüzgar enerjisinin kaynağı güneştir Güneşin, yer yüzeyini ve atmosferi bambaşka derecede ısıtmasından rüzgar adı bahşedilen hava akımı oluşur Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin sadece küçük bir bölümü rüzgar enerjisine çevrilir
Rüzgar enerjisinin özellikleri genellikle şunlardır:
1) Atmosferde bol ve özgürlük olarak bulunur
2) Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır
3) Enerjisi hızının küpü ile orantılıdır
4) Yoğunluğu düşüktür
5) Enerjisinin depolanması, başka bir enerjiye çevrilmesi ile mümkündür Çevre kirliliği yaratmaz
SINIFLANDIRMA:
Rüzgar – enerji dönüşüm ( RED ) sistemleri aşağıdaki üç temel faktöre ast olarak sınıflandırılabilir
1) Çıkış türü
aDoğru cereyan
b Değişken frekans, değişke ya da değişmez gerilim, alternatif akım
c Değişmez frekans, akıcı veya sabit gerilim, alternatif akıntı
2)Rüzgar türbininin dönme hızı
a Sıvı kanat açısı ile değişmez sürat
b Kolay açı değiştirici mekanizmaları ile yaklaşık değişmez hız
c Sabit kanat açısı ile değişken hız
3)Elektrik enerji çıkışından kullanım şekli
a Akü gurubunda depolama
b Öteki şekillerde depolama
c Konvansiyonel şebeke sistemine bağlantı
RÜZGAR TÜRBİNLERİ
Rüzgar türbinleri hareket halindeki havanın enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır bu nedenle rüzgardan elektrik üretimi rüzgar enerjisi uygulamalarının esas yöntemlerinden biridir
Hareketli havadan mekanik enerji şeklinde elde edilen enerji, uygun bir kaplin ve dişli kutusu içeren mekanik aktarıcı aracılığıyla elektrik generatörüne aktarılır Generatörden elektrik çıkışı, uygulamaya tarafından bir yüke veya güç şebekesine bağlıdır
Bu cins istemde kullanılan kontrol cihazı bir yada daha fazla noktada rüzgar hızı ve yönü, dingil hızları ve torkları (döndürme momenti ), çıkış gücü ve gerekliyse generatör sıcaklığını algılayarak kanat açısı kontrolü, yön kontrolü (sadece yatay eksenli makinalarda )yerine getirmek ve rüzgar enerji girişi ile elektrik çıkışını eşlemek amacıyla generatör kontrolü için yerinde sinyalleri üretir Keza kuvvetli rüzgar, sonucunda oluşan fazla koşullardan, elektriksel arızalardan, genaratör fazla yüklenmesi gibi koşullardan sistemi korur
Rüzgarelektrik sistemlerinde rüzgardan alınabilen güçten elektriksel zorlama çıkışına değin olan bütün değişim verimi %2535 aralığındadır
Uygulamadaki sistemlerde optimum nominal (tam yükte ) rüzgar hızının saatlik hızın takvim ortalamasına oranı yöreye, rüzgar rejimine ve uygulanan tasarım yöntemine alt olarak 125 ile 25 değerleri arasında değişir Yıllık enerji çıkışı, takvim ortalama rüzgar hızını kullanarak yapılan hesaplarda elde edilen enerjinin 1 ile 16 katı aralarında olacaktır
Elektrik enerjisi olmak için kullanılan rüzgar türbinleri, bir iki veya üç kanadı olan yüksek hızda çalışan makinalardır Yüksek hızda egzersiz nedenleri;
# Eşdeğer çaptaki yüksek çabuk bir rüzgar türbini düşük süratli türbinden daha hafif, dolayısıyla daha ucuzdur
# Dönme hızları yüksek olduğu için zorunlu çevrim oranı daha düşüktür böylece dişli kutusu daha hafiftir
# Elektrik generatörlerinin çalışmaya geçmesi için zorunlu açılış torku küçüktür Çabuk bir rüzgar rotorunun başlatma torku fazla minik de olsa, generatörü kolaylıkla harekete geçirir Dolayısıyla yüksek süratli rüzgar türbinleri bu dilekçe için son derece uygundur
Türbin kanatları sabit veya akışkan açısal olurlar Bazı tasarımlarda rotor frenlendiğinde açıyı arttıran özel bir regülatör kullanılarak başlatma kolaylaştırılır
Değişmez kanat açısal yüksek süratli rüzgar makinalarında, generatör başlama sırasında motor gibi davranır ve dönme hızı nominal hıza ulaştığında generatöre dönüşür
Regülatör sistemleri olmayan rüzgar rotorları da vardır Bu tür rüzgar rotorlarının çalışmaya başlaması özellikle makinanın yıldız0 direk hız oranı yüksekse daha zordur Bu gibi makinalarda burulmuş kanatlar seçim edilir
Çoğunlukla, rüzgar rotoru bir dişli kutusu üzerinden elektrik generatörünü sürer Dişli yapımında ortaya çıkan gelişmeler ve düşük süratli elektrik generatörlerinin maliyetinin yüksek olması, küçük sistemler dışarıda rotorun generatör göre doğrudan sürülmemesi eğilimine yol açmaktadır
Rüzgar rotoru kuleye up – wind ( rüzgarı önden bölge ) veya down – wind ( rüzgarı arkadan bölge ) olarak yerleştirilebilir Birinci durumda kalkış etkisinden kaçınılır, ikinci durumun avantajı ise açılış torku düşük olduğu için istikamet bulma motorunun gücünün azalmasıdır
REGÜLASYON SİSTEMLERİ
Uygulanan elektriksel sistem ne olursa olsun, verilen gücün mekanik regülasyonun yapılması gereklidir Bu regülasyon ya kanatların ayrılmasıyla veya aerodinamik frenle yapılabilir
Frekansı generatörün kendisi kadar düzenlenen bir doğru eğilim generatörünü ya da egemen bir şebekeyi besleyen bir alternatörü süren rüzgar türbinleri takometre kullanılarak regüle edilebilir
Akışkan açısal kanatları olan ve sabit frekansta bir şebekeyi besleyen rüzgar generatörleri için güç regülasyonu gerçekleştirmek daha iyidir Mekanik sürat regülatörü baskı çıkışının sınırlanmasına da muavin olacak ve generatör şebekeden ayrıldığı zaman hız sınırlamasını da sağlayacaktır
Sabit frekanslı bir şebekeyi besleyen sabit kanatlı makinalar için sürat regülasyonu zorunlu değildir Çünkü rüzgar rotorunun dönme hızını şebeke belirler Bu durumda şiddet regülasyonu eş zamanlı olarak meydana kazanç Yani dönme hızı sabit olduğundan rüzgar hızı arttığı süre yelken direğihızı düşer Böylece verim azalır ve gönderhızı değişmez bir değerde olduğundaki kadar fazla güç elde edilemez Kuvvet sınırlaması kanadın yelken direği bölgelerinin kendi frenleme noktalarına yakın çalışmasından nedeniyle ortaya çıkar
bununla birlikte eğer generatör şebekeden ayrılmışsa sürat artışından sakınmak için değişmez kanatlı bir makinaya frenleme sistemi ayarlamak gereklidir: mile mekanik bir fren ve kanat uçlarına da aerodinamik fren sistemi
Egemen sabit kanatlı makinalarda regülasyon, zor artışını rotasyonel hızın küpü ile sağlayan hiper kompunt generatörler paralelinde elektronik kontrollü istikrarsız elektrik dirençler bulunan bir yükü besleyen ve durağan kapasitörlerle paralellenmiş olan indüksiyon generatörü ile sağlanabilir *
Rüzgar Enerjisi Nasıl Elde Edilir?
Rüzgar Enerjisinin özellikleri nelerdir?
Rüzgar enerjisinin kaynağı güneştir Güneşin, yer yüzeyini ve atmosferi bambaşka derecede ısıtmasından rüzgar adı bahşedilen hava akımı oluşur Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin sadece küçük bir bölümü rüzgar enerjisine çevrilir
Rüzgar enerjisinin özellikleri genellikle şunlardır:
1) Atmosferde bol ve özgürlük olarak bulunur
2) Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır
3) Enerjisi hızının küpü ile orantılıdır
4) Yoğunluğu düşüktür
5) Enerjisinin depolanması, başka bir enerjiye çevrilmesi ile mümkündür Çevre kirliliği yaratmaz
SINIFLANDIRMA:
Rüzgar – enerji dönüşüm ( RED ) sistemleri aşağıdaki üç temel faktöre ast olarak sınıflandırılabilir
1) Çıkış türü
aDoğru cereyan
b Değişken frekans, değişke ya da değişmez gerilim, alternatif akım
c Değişmez frekans, akıcı veya sabit gerilim, alternatif akıntı
2)Rüzgar türbininin dönme hızı
a Sıvı kanat açısı ile değişmez sürat
b Kolay açı değiştirici mekanizmaları ile yaklaşık değişmez hız
c Sabit kanat açısı ile değişken hız
3)Elektrik enerji çıkışından kullanım şekli
a Akü gurubunda depolama
b Öteki şekillerde depolama
c Konvansiyonel şebeke sistemine bağlantı
RÜZGAR TÜRBİNLERİ
Rüzgar türbinleri hareket halindeki havanın enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır bu nedenle rüzgardan elektrik üretimi rüzgar enerjisi uygulamalarının esas yöntemlerinden biridir
Hareketli havadan mekanik enerji şeklinde elde edilen enerji, uygun bir kaplin ve dişli kutusu içeren mekanik aktarıcı aracılığıyla elektrik generatörüne aktarılır Generatörden elektrik çıkışı, uygulamaya tarafından bir yüke veya güç şebekesine bağlıdır
Bu cins istemde kullanılan kontrol cihazı bir yada daha fazla noktada rüzgar hızı ve yönü, dingil hızları ve torkları (döndürme momenti ), çıkış gücü ve gerekliyse generatör sıcaklığını algılayarak kanat açısı kontrolü, yön kontrolü (sadece yatay eksenli makinalarda )yerine getirmek ve rüzgar enerji girişi ile elektrik çıkışını eşlemek amacıyla generatör kontrolü için yerinde sinyalleri üretir Keza kuvvetli rüzgar, sonucunda oluşan fazla koşullardan, elektriksel arızalardan, genaratör fazla yüklenmesi gibi koşullardan sistemi korur
Rüzgarelektrik sistemlerinde rüzgardan alınabilen güçten elektriksel zorlama çıkışına değin olan bütün değişim verimi %2535 aralığındadır
Uygulamadaki sistemlerde optimum nominal (tam yükte ) rüzgar hızının saatlik hızın takvim ortalamasına oranı yöreye, rüzgar rejimine ve uygulanan tasarım yöntemine alt olarak 125 ile 25 değerleri arasında değişir Yıllık enerji çıkışı, takvim ortalama rüzgar hızını kullanarak yapılan hesaplarda elde edilen enerjinin 1 ile 16 katı aralarında olacaktır
Elektrik enerjisi olmak için kullanılan rüzgar türbinleri, bir iki veya üç kanadı olan yüksek hızda çalışan makinalardır Yüksek hızda egzersiz nedenleri;
# Eşdeğer çaptaki yüksek çabuk bir rüzgar türbini düşük süratli türbinden daha hafif, dolayısıyla daha ucuzdur
# Dönme hızları yüksek olduğu için zorunlu çevrim oranı daha düşüktür böylece dişli kutusu daha hafiftir
# Elektrik generatörlerinin çalışmaya geçmesi için zorunlu açılış torku küçüktür Çabuk bir rüzgar rotorunun başlatma torku fazla minik de olsa, generatörü kolaylıkla harekete geçirir Dolayısıyla yüksek süratli rüzgar türbinleri bu dilekçe için son derece uygundur
Türbin kanatları sabit veya akışkan açısal olurlar Bazı tasarımlarda rotor frenlendiğinde açıyı arttıran özel bir regülatör kullanılarak başlatma kolaylaştırılır
Değişmez kanat açısal yüksek süratli rüzgar makinalarında, generatör başlama sırasında motor gibi davranır ve dönme hızı nominal hıza ulaştığında generatöre dönüşür
Regülatör sistemleri olmayan rüzgar rotorları da vardır Bu tür rüzgar rotorlarının çalışmaya başlaması özellikle makinanın yıldız0 direk hız oranı yüksekse daha zordur Bu gibi makinalarda burulmuş kanatlar seçim edilir
Çoğunlukla, rüzgar rotoru bir dişli kutusu üzerinden elektrik generatörünü sürer Dişli yapımında ortaya çıkan gelişmeler ve düşük süratli elektrik generatörlerinin maliyetinin yüksek olması, küçük sistemler dışarıda rotorun generatör göre doğrudan sürülmemesi eğilimine yol açmaktadır
Rüzgar rotoru kuleye up – wind ( rüzgarı önden bölge ) veya down – wind ( rüzgarı arkadan bölge ) olarak yerleştirilebilir Birinci durumda kalkış etkisinden kaçınılır, ikinci durumun avantajı ise açılış torku düşük olduğu için istikamet bulma motorunun gücünün azalmasıdır
REGÜLASYON SİSTEMLERİ
Uygulanan elektriksel sistem ne olursa olsun, verilen gücün mekanik regülasyonun yapılması gereklidir Bu regülasyon ya kanatların ayrılmasıyla veya aerodinamik frenle yapılabilir
Frekansı generatörün kendisi kadar düzenlenen bir doğru eğilim generatörünü ya da egemen bir şebekeyi besleyen bir alternatörü süren rüzgar türbinleri takometre kullanılarak regüle edilebilir
Akışkan açısal kanatları olan ve sabit frekansta bir şebekeyi besleyen rüzgar generatörleri için güç regülasyonu gerçekleştirmek daha iyidir Mekanik sürat regülatörü baskı çıkışının sınırlanmasına da muavin olacak ve generatör şebekeden ayrıldığı zaman hız sınırlamasını da sağlayacaktır
Sabit frekanslı bir şebekeyi besleyen sabit kanatlı makinalar için sürat regülasyonu zorunlu değildir Çünkü rüzgar rotorunun dönme hızını şebeke belirler Bu durumda şiddet regülasyonu eş zamanlı olarak meydana kazanç Yani dönme hızı sabit olduğundan rüzgar hızı arttığı süre yelken direğihızı düşer Böylece verim azalır ve gönderhızı değişmez bir değerde olduğundaki kadar fazla güç elde edilemez Kuvvet sınırlaması kanadın yelken direği bölgelerinin kendi frenleme noktalarına yakın çalışmasından nedeniyle ortaya çıkar
bununla birlikte eğer generatör şebekeden ayrılmışsa sürat artışından sakınmak için değişmez kanatlı bir makinaya frenleme sistemi ayarlamak gereklidir: mile mekanik bir fren ve kanat uçlarına da aerodinamik fren sistemi
Egemen sabit kanatlı makinalarda regülasyon, zor artışını rotasyonel hızın küpü ile sağlayan hiper kompunt generatörler paralelinde elektronik kontrollü istikrarsız elektrik dirençler bulunan bir yükü besleyen ve durağan kapasitörlerle paralellenmiş olan indüksiyon generatörü ile sağlanabilir *