Havanın bir akıcı olduğunu hayal etmek oldukça zorlama Çünkü hava görünmez Sıvılardan farklı olarak hava daha çabuk hareket eder ve bulunduğu ortamın her yerini kaplar Havanın seri yerdeştirmesi ile içindeki parçacıkların hareketi de süratli olur Havanın bu özelliğini kinetik enerjiye şekil değiştirme işlemine Rüzgar Enerjisi adı verilir
Aynı mantıkla su gibi sıvı maddelerin yer değişiklik özelliğini kullanarak enerji elde etmeye de hidro elektrik adı verilmektedir ve üretilen merkeze Hidro Elektrik Santrali denilir Rüzgar enerjisinden elektrik üreten merkezlere de Rüzgar Santrali denilmektedir
Rüzgar Santralleri kurulduktan sonra pervaneler rüzgarın (havanın) hareketiyle tabi oldukları şaftı döndürür Uygun bir jeneratör ile de bu hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür
Rüzgar enerjisi güneşin doğmasıyla başlar Gece oluşan soğuk hava tabakasının yere yakın bölümleri, güneşin ışınlarıyla hemen ısınmaya başlar Fizik derslerinden de hatırlayacağınız üzere ısınan hava genleşir ve yükselir Bu anda atmosferdeki soğuk hava tabakası yere dürüst iner Sıcak ve soğuk havanın yer değiştirmesiyle de rüzgar oluşur
Rüzgar Türbini
En kolay anlamda bir rüzgar türbini 3 bölümden oluşur
1Pervane Kanatları:
Rüzgar estiği vakit pervanenin kanatlarına çarparak onu döndürmeye başlar Bu sayede rüzgar enerjisi ile kinetik(hareket) enerjisi elde edilmiş olur Pervaneler rüzgar estiğinde benzer yönde dönecek şekilde tasarlanmışlardır
2Şaft:
Parvenelerin dönmesiyle ona yan olan şaft da dönmeye başlar Şaftın dönmesiyle de motor içinde hareket oluşur ve motorun çıkışında elektrik enerji sağlanmış olur
3Jeneratör(Üreteç):
Epeyce kolay bir alıştırma yöntemi vardır Elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilmiş olur Ufak oyuncak arabalardaki elektrik motoruna benzer bir sistemdir İçinde mıknatıslar bulunur Bu mıknatısların ortasında da ince tellerle sarılmış bir birim bulunur Pervane şaftı döndürğü süre motor içindeki bu sarım bölgesi , etrafındaki mıknatısların ortasında dönmeye başlar Bunun sonucunda da alternatif akıntı (AC) oluşur
Günümüzde kullanılan rüzgar türbinleri, tarlalarda kullanınal yel değirmenlerinden daha kompleks bir yapıdadır Ülkemizde yel değirmenleri böylece yaygın kullanılmaz Acilen modern rüzgar türbinlerini tanımaya devam edelim
Modern Rüzgar Türbin Teknolojisi
Rüzgar Türbinleri günümüzde iki öbür tasarımla karşımıza çıkıyor Bunlardan birincisi alttaki fotoğrafta gördüğünüz gibi düşey aks etrafında dönebilen tasarım
VAWTs yani “Vertical Axis Wind Turbine (Düşey Eksenli Rüzgar Türbini) olarak adlandırılır
Dikey ekseni yere dik olacak şekilde tasarlanmıştır Tekrar Tekrar rüzgarın geleceği yöne tarafından ayarlanırYatay ekseninin rüzgara tarafından ayarlanmasına lüzum yoktur Genelde birincil hareket olarak elektrik motoruna ihtiyac duymaktadır Türbin yardımcı tellerle ekseninden sabitlenmiştir Deniz seviyesine yakın yerlerde daha az rüzgar aldığından cihazın verimi düşük olmaktadır Fakat tüm zorunlu donanımlar yer seviyesinde olması bir menfaat olsa da, tarım arazileri için olumsuz etkisi artı olmaktadır
Diğer manâlı tasarım ise Düşey Eksenli Rüzgar Türbini (HAWTs) “Horizontal Axis Wind Turbine olarak adlandırılır Dönme ekseni yere paralel olarak tasarlanmıştır Bir elektrik motoru yardımıyla rüzgar yönüne tarafından pervanenin yönü ayarlanabiliyor Yapı olarak bir elektrik motorundan ayrı değildir Bereketli olarak çalışabilmesi için deniz seviyesinden yaklaşık 80 metre yüksekte olması gereklidir
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) : Fazla yüklenme ve bir sorun olduğunda pervaneyi durdurmaya fayda
Tower (Kule) : Pervane ve motor bölümününü yerden tehlikesiz bir yükseklikte çalışmasını sağlar
Electrical Equipment (Elektrik Donanımı) : Üretilen elektrik enerjisini ilgili merkezlere iletilmesini sağlar
Üretilen Enerjinin Hesaplanması
Bir rüzgar türbininin ürettiği enerjinin hesaplanması için rüzgarın hızına ve pervane çapına gereksinim vardır Başlıca büyük rüzgar türbinleri saniyede 15 metre tez dönmektedir Teorik olarak üretilen enerjinin artması için pervane çapının artması gerekmektedir Bu da rüzgar türbininin yüksekliğinin de artması anlamına gelir Bu sayede daha artı rüzgar alıp daha seri bir dönme hareketi sağlanır
Genellikle rüzgar türbinleri saatte 33 eksen çabucak döndüklerinde bütün kapasite olarak çalışmaktadırlar Saatte 45 aks (20 metre saniye) hızına çıktıklarında ise otomatik olarak sistem durmaktadır Türbinin fazla hızlanması halinde sistemi durduracak çoğu teftiş bulumaktadır En genel sistem fren sisteminidirPervane 45 eksensaatte hızına ulaştığında dönme işlemini durdurur üstelik öteki güvenlik elemanları da şunlardır
Açı Kontrolü : Pervane yüksek hızlara çıktığında, üretilen ernerji de çok pozitif olmakta Bu gibi durumlarda pervanelerin açılarını değiştirip daha yavaş bir dönme hareketi elede etmek için kullanılır
Dingin Yavaşlatıcı: Genelde pervaneler ve motor bloğu sabir bir açıyla ayarlanmışlardır Ancak rüzgar çok seri estiği zamanlarda pervanenin tepe taklak olmasını engellemek için geliştirilmiş bir sistemdir Aerodinamik olarak rüzgarın tersi yönde pervanenin açısını değiştirip hızın azaltılmasına çalışılır
Aktif Yavaşlatıcı: Açı denetleme sistemine benzer bir sistemdir Üretilen gücün fazla olması durumunda pervane ve motor bloğunun açısını değiştirmeye yarayan sistemdir
genelde 50000 rüzgar türbini , takvim 50 milyar kilovatsaat enerji üretir
Rüzgar Enerjisi Kaynakları ve Ekonomisi
Tipik büyük bir rüzgar türbini takvim 52 milyon KWh elektrik enerjisi üretir Takriben 600 hanenin elektrik ihtiyacını karşılayabilir Günümüzde kömür ve nükleer santraller, rüzgar santrallerinden daha ucuza enerji üretebilmektedirler O halde niçin rüzgar enerjisini kullanalım? Bunun iki manâlı nedenivar Rüzgar enerjisinin “Temiz ve “Yenilenebilir özelliklerde olmasıdır Atmostefe zararlı karbon dikosit ve nitrojen gazları salınımı yoktur ve rüzgarın bitmesi gibi bir koşul söz konusu değildir Rüzgar enerjisi her ülkede üretilebilir Başka ülkelerden enerji transfer etmeye gerek duyulmaz Ayrıca rüzgar santralleri uzaktan bölgelere inşaa edilip, üretilen enerjinin merkezi yerlere iletilmesi daha kolaydır
Rüzgar santrallerinin bu yararlarının yanında olumsuz yönleride de vardır Diğer enerji santaralleri gibi Herzaman yüksek verimle çalışamazlar Çünkü rüzgar hızı istikrarsızlık göstermektedir Rüzgar türbinleri şehirlere yakın bölgelerde oluşturdukları ses kirliliği nedeniyle insanlara, hayvanlara ve doğal yaşama hastalık vermektedir
Rüzgar varolduğundan beri güvenilir enerji kaynağı değildir Rüzgar hızı düştüğünde yada kesildiğinde geri dönüşümü olmayan enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır
Aynı mantıkla su gibi sıvı maddelerin yer değişiklik özelliğini kullanarak enerji elde etmeye de hidro elektrik adı verilmektedir ve üretilen merkeze Hidro Elektrik Santrali denilir Rüzgar enerjisinden elektrik üreten merkezlere de Rüzgar Santrali denilmektedir
Rüzgar Santralleri kurulduktan sonra pervaneler rüzgarın (havanın) hareketiyle tabi oldukları şaftı döndürür Uygun bir jeneratör ile de bu hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür
Rüzgar enerjisi güneşin doğmasıyla başlar Gece oluşan soğuk hava tabakasının yere yakın bölümleri, güneşin ışınlarıyla hemen ısınmaya başlar Fizik derslerinden de hatırlayacağınız üzere ısınan hava genleşir ve yükselir Bu anda atmosferdeki soğuk hava tabakası yere dürüst iner Sıcak ve soğuk havanın yer değiştirmesiyle de rüzgar oluşur
Rüzgar Türbini
En kolay anlamda bir rüzgar türbini 3 bölümden oluşur
1Pervane Kanatları:
Rüzgar estiği vakit pervanenin kanatlarına çarparak onu döndürmeye başlar Bu sayede rüzgar enerjisi ile kinetik(hareket) enerjisi elde edilmiş olur Pervaneler rüzgar estiğinde benzer yönde dönecek şekilde tasarlanmışlardır
2Şaft:
Parvenelerin dönmesiyle ona yan olan şaft da dönmeye başlar Şaftın dönmesiyle de motor içinde hareket oluşur ve motorun çıkışında elektrik enerji sağlanmış olur
3Jeneratör(Üreteç):
Epeyce kolay bir alıştırma yöntemi vardır Elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilmiş olur Ufak oyuncak arabalardaki elektrik motoruna benzer bir sistemdir İçinde mıknatıslar bulunur Bu mıknatısların ortasında da ince tellerle sarılmış bir birim bulunur Pervane şaftı döndürğü süre motor içindeki bu sarım bölgesi , etrafındaki mıknatısların ortasında dönmeye başlar Bunun sonucunda da alternatif akıntı (AC) oluşur
Günümüzde kullanılan rüzgar türbinleri, tarlalarda kullanınal yel değirmenlerinden daha kompleks bir yapıdadır Ülkemizde yel değirmenleri böylece yaygın kullanılmaz Acilen modern rüzgar türbinlerini tanımaya devam edelim
Modern Rüzgar Türbin Teknolojisi
Rüzgar Türbinleri günümüzde iki öbür tasarımla karşımıza çıkıyor Bunlardan birincisi alttaki fotoğrafta gördüğünüz gibi düşey aks etrafında dönebilen tasarım
VAWTs yani “Vertical Axis Wind Turbine (Düşey Eksenli Rüzgar Türbini) olarak adlandırılır
Dikey ekseni yere dik olacak şekilde tasarlanmıştır Tekrar Tekrar rüzgarın geleceği yöne tarafından ayarlanırYatay ekseninin rüzgara tarafından ayarlanmasına lüzum yoktur Genelde birincil hareket olarak elektrik motoruna ihtiyac duymaktadır Türbin yardımcı tellerle ekseninden sabitlenmiştir Deniz seviyesine yakın yerlerde daha az rüzgar aldığından cihazın verimi düşük olmaktadır Fakat tüm zorunlu donanımlar yer seviyesinde olması bir menfaat olsa da, tarım arazileri için olumsuz etkisi artı olmaktadır
Diğer manâlı tasarım ise Düşey Eksenli Rüzgar Türbini (HAWTs) “Horizontal Axis Wind Turbine olarak adlandırılır Dönme ekseni yere paralel olarak tasarlanmıştır Bir elektrik motoru yardımıyla rüzgar yönüne tarafından pervanenin yönü ayarlanabiliyor Yapı olarak bir elektrik motorundan ayrı değildir Bereketli olarak çalışabilmesi için deniz seviyesinden yaklaşık 80 metre yüksekte olması gereklidir
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) : Fazla yüklenme ve bir sorun olduğunda pervaneyi durdurmaya fayda
Tower (Kule) : Pervane ve motor bölümününü yerden tehlikesiz bir yükseklikte çalışmasını sağlar
Electrical Equipment (Elektrik Donanımı) : Üretilen elektrik enerjisini ilgili merkezlere iletilmesini sağlar
Üretilen Enerjinin Hesaplanması
Bir rüzgar türbininin ürettiği enerjinin hesaplanması için rüzgarın hızına ve pervane çapına gereksinim vardır Başlıca büyük rüzgar türbinleri saniyede 15 metre tez dönmektedir Teorik olarak üretilen enerjinin artması için pervane çapının artması gerekmektedir Bu da rüzgar türbininin yüksekliğinin de artması anlamına gelir Bu sayede daha artı rüzgar alıp daha seri bir dönme hareketi sağlanır
Genellikle rüzgar türbinleri saatte 33 eksen çabucak döndüklerinde bütün kapasite olarak çalışmaktadırlar Saatte 45 aks (20 metre saniye) hızına çıktıklarında ise otomatik olarak sistem durmaktadır Türbinin fazla hızlanması halinde sistemi durduracak çoğu teftiş bulumaktadır En genel sistem fren sisteminidirPervane 45 eksensaatte hızına ulaştığında dönme işlemini durdurur üstelik öteki güvenlik elemanları da şunlardır
Açı Kontrolü : Pervane yüksek hızlara çıktığında, üretilen ernerji de çok pozitif olmakta Bu gibi durumlarda pervanelerin açılarını değiştirip daha yavaş bir dönme hareketi elede etmek için kullanılır
Dingin Yavaşlatıcı: Genelde pervaneler ve motor bloğu sabir bir açıyla ayarlanmışlardır Ancak rüzgar çok seri estiği zamanlarda pervanenin tepe taklak olmasını engellemek için geliştirilmiş bir sistemdir Aerodinamik olarak rüzgarın tersi yönde pervanenin açısını değiştirip hızın azaltılmasına çalışılır
Aktif Yavaşlatıcı: Açı denetleme sistemine benzer bir sistemdir Üretilen gücün fazla olması durumunda pervane ve motor bloğunun açısını değiştirmeye yarayan sistemdir
genelde 50000 rüzgar türbini , takvim 50 milyar kilovatsaat enerji üretir
Rüzgar Enerjisi Kaynakları ve Ekonomisi
Tipik büyük bir rüzgar türbini takvim 52 milyon KWh elektrik enerjisi üretir Takriben 600 hanenin elektrik ihtiyacını karşılayabilir Günümüzde kömür ve nükleer santraller, rüzgar santrallerinden daha ucuza enerji üretebilmektedirler O halde niçin rüzgar enerjisini kullanalım? Bunun iki manâlı nedenivar Rüzgar enerjisinin “Temiz ve “Yenilenebilir özelliklerde olmasıdır Atmostefe zararlı karbon dikosit ve nitrojen gazları salınımı yoktur ve rüzgarın bitmesi gibi bir koşul söz konusu değildir Rüzgar enerjisi her ülkede üretilebilir Başka ülkelerden enerji transfer etmeye gerek duyulmaz Ayrıca rüzgar santralleri uzaktan bölgelere inşaa edilip, üretilen enerjinin merkezi yerlere iletilmesi daha kolaydır
Rüzgar santrallerinin bu yararlarının yanında olumsuz yönleride de vardır Diğer enerji santaralleri gibi Herzaman yüksek verimle çalışamazlar Çünkü rüzgar hızı istikrarsızlık göstermektedir Rüzgar türbinleri şehirlere yakın bölgelerde oluşturdukları ses kirliliği nedeniyle insanlara, hayvanlara ve doğal yaşama hastalık vermektedir
Rüzgar varolduğundan beri güvenilir enerji kaynağı değildir Rüzgar hızı düştüğünde yada kesildiğinde geri dönüşümü olmayan enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır