Şekil-6.1 Rüzgâr enerji santrallerinde yatırım maliyetlerinin dağılımı (Blanco, 2009)

Transkript

1 RÜZGÂR ENERJİSİ Rüzgâr enerjisi; doğal, yenilenebilir, temiz ve sonsuz bir güç olup kaynağı güneştir. Güneşin dünyaya gönderdiği enerjinin %1-2 gibi küçük bir miktarı rüzgâr 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 rüzgâr adı verilmektedir. Diğer bir ifadeyle rüzgâr; birbirine komşu bulunan iki basınç bölgesi arasındaki basınç farklarından dolayı meydana gelen ve yüksek basınç merkezinden alçak basınç merkezine doğru hareket eden hava akımıdır. Rüzgârlar yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına akarken; dünyanın kendi ekseni etrafında dönmesi, yüzey sürtünmeleri, yerel ısı yayılımı, rüzgâr önündeki farklı atmosferik olaylar ve arazinin topografik yapısı gibi nedenlerden dolayı şekillenir. Rüzgârın özellikleri, yerel coğrafi farklılıklar ve yeryüzünün homojen olmayan ısınmasına bağlı olarak, zamansal ve yöresel değişiklik gösterir. Rüzgâr hız ve yön olmak üzere iki parametre ile ifade edilir. Rüzgâr hızı yükseklikle artar ve teorik gücü de hızının küpü ile orantılı olarak değişir. Rüzgâr enerjisi uygulamalarının ilk yatırım maliyetinin yüksek, kapasite faktörlerinin düşük oluşu ve değişken enerji üretimi gibi dezavantajları yanında üstünlükleri genel olarak şöyle sıralanabilir; Rüzgâr enerjisi yerli, dışa bağımlı olmayan bir enerji kaynağıdır. Yenilenebilir (tükenmez) ve doğal bir enerji kaynağı olduğundan dünya var oldukça enerji üretimi sürecektir. Rüzgâr türbinleri enerji üretimindeki en çevreci santraller olup doğal dengeyi bozmaz ve ekolojik yapıyı korurlar. Asit yağmurlarına ve küresel ısınmaya yol açmayan, hiçbir emisyon (CO 2, CO, NO x ) çıkarmayan, doğal bitki örtüsü ve insan sağlığına olumsuz etkisi olmayan sağlıklı bir enerji üretim kaynağıdır. Rüzgâr enerjisi, yenilenebilen yani tükenmeyen bir enerji kaynağı olduğundan, hammadde maliyeti sıfırdır. Ancak türbin olmadan kullanılamayacağı için elbette ki rüzgâr enerjisinin de bir maliyeti vardır. Bir türbinin maliyeti yaklaşık $/kw dır. Dünya piyasasında rekabetin artmakta olması sebebiyle, fiyatların 1000 $/kw ın altına düşeceği tahmin edilmektedir. Rüzgâr enerjisi kullanımı ayrıca fosil yakıt tasarrufu sağlamakta olup fosil yakıt kullanımı sebebiyle Türkiye gibi dışa bağımlı ülkelerin döviz kaybını önlemektedir. Rüzgâr türbinleri çok kısa bir sürede devreye alınabilmekte çok kısa bir sürede sökülebilmektedir. Ayrıca rüzgâr türbinleri, kurulduğu arazinin yalnız %1-2 sini işgal etmesi nedeniyle arazi; tarım ve hayvancılık için de kullanılabilmektedir. Rüzgâr enerjisi kullanımının bir takım dezavantajları da mevcuttur: Rüzgâr enerji santrallerinde rüzgâr türbinlerinin çalışması sırasında db seviyesinde gürültü oluşmaktadır. Bu sebeple, rüzgâr enerji santralleri ile yerleşim birimleri arasında m lik bir mesafenin bulunması gereklidir. Rüzgâr enerji santralleri, diğer enerji santrallerinden daha fazla yer kaplayabilirler. Bu durum türbinlerin, birbirlerinin rüzgârını kesmemesi amacıyla seyrek yerleştirilmesinden kaynaklanır. Rüzgâr türbinlerinin oturma alanı gerçekte bulunduğu arazinin %1-2 lik bölümünü kaplamaktadır.

2 96 Rüzgâr türbinlerinde, rüzgârın düzenli olmaması sebebiyle, elektrik enerjisi üretiminde kesikli bir düzen görülür. Yani rüzgârın yeterli hızda esmediği dönemlerde enerji üretimi gerçekleştirilemez. Ayrıca yüksek hızla dönen türbin kanatları, kuşların ölümlerine sebep olabilmektedir. Rüzgâr türbinlerinin büyüklüğüne göre değişmekle beraber, türbinler 2-3 km çapındaki bir alan içinde radyo, tv ve haberleşme sinyallerini de olumsuz etkilemektedir. 6.2 RÜZGÂR ENERJİSİNDEN ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİM MALİYETİ Rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üretimi, yatırım giderleri açısından yüksek sermaye gerektirmesine rağmen; yakıt ve işletme giderleri açısından oldukça düşük sermayeye ihtiyaç duymaktadır. Rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üretim maliyeti; yatırım maliyetleri ve değişken maliyetlerden oluşmaktadır. a) Yatırım maliyetleri: Rüzgâr türbinlerinin tüm elemanlarının (kanatlar, dişli kutusu, jeneratör, transformatör v.b.) temini, bu elemanların türbinin kurulacağı bölgeye taşınması ve kurulumlarının yapılması gibi giderleri içermektedir. Ayrıca şebekeye bağlantı (güç iletim kabloları, trafo ve trafo merkezleri), bayındırlık işleri (binaların, yolların ve çevre düzenlemesinin yapılması), lisans alma ve danışmanlık hizmetleri, veri izleme ve kontrol sisteminin maliyetleri de bu kapsamdadır. Tüm maliyetin yaklaşık olarak %80 ini yatırım maliyetleri oluşturmaktadır (Blanco, 2009). Yatırım maliyetleri içerisinde en büyük maliyeti, Şekil 1 den görülebileceği üzere %71 le türbinle ilgili işler (türbin elemanlarının temini ve taşınması, türbinin kurulumu) oluşturmaktadır(blanco, 2009). Şekil-6.1 Rüzgâr enerji santrallerinde yatırım maliyetlerinin dağılımı (Blanco, 2009) Bir rüzgâr türbini temel elemanlarının maliyeti Şekil 2 de verilmiş olup maliyeti en yüksek olan elemanlar sırasıyla; kule (% 26.30), rotor kanatları (% 22.20) ve dişli kutusu (% 12.99) şeklindedir. b) Değişken maliyetler: Rüzgâr türbininin çalışma ve bakım maliyetleridir. Ayrıca arazi kiralama bedeli, yönetim ve idari personel ücretleri, sigorta ve vergiler bu tip maliyetler kapsamındadır. Değişken maliyetler toplam maliyetinin yaklaşık %20 sine karşılık gelmektedir. Bu tip maliyetlerin dağılımı Şekil 3 de verilmiş olup en büyük maliyeti %26 yla servis&yedek parça maliyeti ve %21 le işletme maliyeti (yönetim-idari personel ücretleri) oluşturmaktadır. Rüzgâr türbinlerinde değişken maliyetler türbinin çalışma ömrü boyunca /kwh arasındadır (Blanco, 2009).

3 97 Şekil-6.2 Rüzgâr türbini temel elemanlarının maliyeti (Blanco, 2009) Şekil-6.3 Rüzgâr enerji santrallerinde değişken maliyetlerin dağılımı (Blanco, 2009) 6.3 DÜNYA DA RÜZGÂR ENERJİSİNİN DURUMU Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından yapılan dünya teknik rüzgâr enerji potansiyeli araştırmasında 5.1 m/s üzerinde rüzgâr kapasitesine sahip bölgelerin, uygulamaya dönük ve toplumsal kısıtlar nedeni ile %4 ünün kullanılacağı öngörüsüne dayanarak dünya teknik rüzgâr potansiyeli TWh/yıl olarak hesaplanmıştır. Kıtalar/bölgeler için öngörülen teknik rüzgâr potansiyelleri (TWh/yıl) Şekil-6.4 de özetlenmiştir.

4 Yılı Sıra No Şekil-6.4 Dünya teknik rüzgâr potansiyeli (Şenel, 2012) Tablo-6.1 Ülkelerin rüzgâr türbin güç kapasitelerindeki değişim (WWEA, 2012) Ülke 2011 Yılı Toplam Kapasite (MW) 2011 Yılı Büyüme Oranı (%) 2010 Yılı Sıra No 1 Çin A.B.D Almanya İspanya Hindistan İtalya Fransa İngiltere Kanada Portekiz Türkiye Toplam Yılı Toplam Kapasite (MW) Elektrik enerjisi üretiminde, rüzgâr türbin kurulu gücü payının en yüksek olduğu üç Avrupa ülkesi; Almanya, İspanya, İtalya dır. Dünya rüzgâr türbin kurulu gücü projeksiyonuna göre toplam kapasitenin 2015 yılında MW, 2020 yılında MW dan fazla olacağı öngörülmektedir. Dünyada karaya (onshore) kurulan rüzgâr türbinlerinin yanında denize (offshore) kurulan rüzgâr türbinleri de elektrik enerjisi üretiminde kullanılmaktadır yılı offshore rüzgâr türbinlerinin toplam kapasitesi MW olup offshore rüzgâr türbin kapasitesi en yüksek olan ülkeler; İngiltere (1341 MW), Danimarka (854 MW) ve Hollanda (249 MW) şeklindedir (WWEA, 2012). Dünyadaki rüzgâr türbin imalatının büyük kısmı; Çin, ABD, Almanya, Danimarka, İspanya ve Hindistan gibi rüzgâr türbin güç kapasitesi yüksek olan ülkelerde gerçekleştirilmektedir (Tablo-6.2).

5 99 Tablo-6.2 Rüzgâr türbini imalatçılarının pazar payları (REN21, 2012) İmalatçı Firma-Ülke Rüzgâr türbini imalatında 2011 yılı pazar payları (%) Vestas (Danimarka) 12.9 Goldwind (Çin) 9.4 GE Wind (ABD) 8.8 Gamesa (İspanya) 8.2 Enercon (Almanya) 7.9 Suzlon (Hindistan) 7.7 Sinovel (Çin) 7.3 United Power (Çin) 7.1 Siemens Wind Power (Danimarka) 6.3 Mingyang (Çin) 2.9 Diğerleri TÜRKİYE DE RÜZGÂR ENERJİSİNİN DURUMU DMİ tarafından yapılan rüzgâr hız ölçümlerine göre 6.5 m/s nin üzerindeki rüzgâr hızları değerlendirildiğinde, Türkiye kara rüzgâr potansiyeli MW; rüzgâr hızının m/s olduğu yerlerdeki rüzgâr potansiyeli ihmal edilip rüzgâr hızının 7.0 m/s nin üzerinde olduğu bölgeler dikkate alındığında, Türkiye kara rüzgâr potansiyeli MW olarak belirlenmiştir. Ayrıca rüzgâr hızının 6.5 m/s nin üzerinde olduğu alanlarda Türkiye deniz rüzgâr potansiyeli MW olarak tespit edilmiştir. Türkiye rüzgâr potansiyeli Tablo-6.3 ve Tablo-6.4 de özetlenmiştir. Tablo m yükseklikte Türkiye kara rüzgâr potansiyeli (Şenel, 2012) Rüzgâr hızı (m/s) Toplam potansiyel (MW) > Toplam Tablo m yükseklikte Türkiye deniz rüzgâr potansiyeli (Şenel, 2012) Rüzgâr hızı (m/s) Toplam potansiyel (MW) > Toplam Rüzgâr enerji santrallerinin, ekonomik yatırımlar olabilmesi için rüzgâr türbinin kurulacağı arazide 50 m yükseklikteki ortalama rüzgâr hızının minimum 7.0 m/s olması gerekmektedir. DMİ tarafından 10 m yükseklikte yapılan ölçümlere göre Türkiye nin yıllık ortalama rüzgâr hızı 2.54 m/s, rüzgâr gücü yoğunluğu 24 W/m 2 olarak belirlenmiştir. Rüzgâr enerji potansiyeli yüksek olan bölgeler ise sırasıyla; Marmara, Güneydoğu Anadolu ve Ege bölgesidir (Tablo-6.5).

6 Balıkesir Çanakkale İzmir Manisa Samsun Muğla Tekirdağ 100 Bölge adı Tablo m yükseklikte bölgelerin ortalama rüzgâr güç yoğunlukları (Şenel, 2012) Ortalama rüzgâr hızı (m/s) Ortalama rüzgâr gücü yoğunluğu (W/m 2 ) Marmara Bölgesi Güneydoğu Anadolu Bölgesi Ege Bölgesi Akdeniz Bölgesi Karadeniz Bölgesi İç Anadolu Bölgesi Doğu Anadolu Bölgesi m de rüzgâr hızı (m/s) Tablo-6.6 Rüzgâr potansiyeli yüksek olan iller (MW) (Şenel, 2012) > Toplam Şekil-6.5 Türkiye nin rüzgâr türbin kurulu gücünün yıllar bazında değişimi (MW) (TÜREB, 2013)

7 101 Şekil-6.6 Türkiye rüzgâr enerji kurulu gücünün bölgeler bazında dağılımı (MW) (TÜREB, 2013) Şekil-6.7 Türkiye rüzgâr türbin kurulu gücünün illere göre dağılımı (TÜREB, 2013) Yapılan analizler neticesinde aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır: Rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üretiminde maliyeti etkileyen temel unsurlar; yatırım maliyetleri, değişken maliyetlerdir. Tüm maliyetin yaklaşık %80 ini yatırım maliyeti oluşturmaktadır. Yatırım maliyetleri içerisinde ise en büyük maliyeti %71 le türbinle ilgili işler (türbin elemanlarının temini ve taşınması, türbinin kurulumu) teşkil etmektedir. Değişken maliyetler, rüzgâr türbininin çalışma ve bakım maliyetleridir. Ayrıca arazi kiralama bedeli, yönetim ve idari personel ücretleri, sigorta ve vergiler de bu tip maliyetler kapsamındadır. Değişken maliyetler toplam maliyetinin yaklaşık %20 sine karşılık gelmektedir. IEA (Uluslararası Enerji Ajansı) tarafından yapılan dünya teknik rüzgâr enerji potansiyeli araştırmasında rüzgâr hızının 5.1 m/s üzerinde olan bölgelerin %4 ünün kullanılacağı öngörüsüne dayanarak dünya teknik rüzgâr potansiyeli TWh/yıl olarak hesaplanmıştır.

8 RÜZGÂR TÜRBİN TEKNOLOJİSİ Rüzgâr türbinleri, rüzgâr enerji santrallerinin ana yapı elemanı olup hareket halindeki havanın kinetik enerjisini öncelikle mekanik enerjiye ve sonrasında elektrik enerjisine dönüştüren makinelerdir. Rüzgâr türbinleri dönüş eksenlerinin doğrultusuna göre yatay eksenli veya düşey eksenli olarak imal edilirler. Bu tiplerden en fazla kullanılanı yatay eksenli rüzgâr türbinleridir. Yatay eksenli rüzgâr türbinleri, dönme eksenleri rüzgâr yönüne paralel ve kanatları ise rüzgâr yönüne dik vaziyette çalışırlar. Bu tip rüzgâr türbinleri bir, iki, üç veya çok kanatlı yapılmaktadır. Yatay eksenli rüzgâr türbinleri; rüzgârın kuleyi yalamadan rotora çarpması durumunda ileri yada önden rüzgârlı (up-wind), önce kuleye dokunup sonra rotora gelmesi koşulunda geri yada arkadan rüzgârlı (down-wind) türbin adını alırlar. Düşey eksenli rüzgâr türbinlerinin eksenleri rüzgâr yönüne dik ve düşey olup kanatları da düşey vaziyettedir. Düşey eksenli rüzgâr türbinlerinde rüzgârın esme yönü değiştiği zaman yatay eksenli rüzgâr türbinlerinde olduğu gibi herhangi bir pozisyon değiştirmesi olmaz. Elektrik üretim amaçlı şebeke bağlantılı modern rüzgâr türbinleri çoğunlukla 3 kanatlı, yatay eksenli ve up-wind türü rüzgâr türbinleridir. Günümüzde teknolojik gelişmelere paralel olarak 1,0-6,0 MW gücünde yatay eksenli rüzgâr türbinleri kullanılmaktadır. Bir rüzgâr türbini, çevredeki engellerin rüzgâr hız profilini değiştirmeyeceği yükseklikteki bir kule üzerine yerleştirilmiş gövde ve rotordan oluşur. Kanatlar ve göbek rotor olarak adlandırılır. Kanatlar polyester ile kuvvetlendirilmiş fiberglass veya epoxy ile güçlendirilmiş fiber karbondan yapılmakta ve çelik omurga ile desteklenmektedir. Üç kanatlı yeni nesil rüzgâr türbinlerinin kanat çapları 100 m değerine ulaşmıştır. Modern rüzgâr türbinlerinin rotor göbekleri (hub) yer seviyesinden m yükseklikte bir kule üzerinde bulunur. Bir rüzgâr türbininden elde edilecek enerji miktarı birinci dereceden türbin hub yüksekliğindeki rüzgâr hızına bağlı olmaktadır. Türbin hub yüksekliğinin artırılması sonucu rüzgâr hızının artacağı gerçeği dikkate alındığında hub yüksekliğinin artırılması, mevcut rüzgâr gücünden maksimum düzeyde yararlanılmasını sağlayacaktır. Gürültü kirliliğini önlemek için gövde ses izolasyonludur. Kuleler kafes veya boru biçiminde yapılmaktadır. Kule yükseklikleri fazla olabildiğinden kafes kulelerin dışındaki konstrüksiyonlar iki yada üç parçalı olabilmektedir. Kafes kuleler görüntü kirliliği ve bakım zorluğu nedeniyle hemen hemen terk edilmiştir. Maliyeti fazla olmakla beraber günümüzde yaygın olarak açık gri renge boyanmış silindirik konik kesitli kuleler kullanılmaktadır. Rotor düşük devirli bir ana mile bağlıdır. Rüzgârın kinetik enerjisi rotor tarafından mekanik enerjiye çevrilir ve düşük devirli ana milin dönüş hareketi gövde içersindeki iletim sistemine (dişli kutusu vb.), oradan jeneratöre aktarılır. İletim sistemi, generatör ve yardımcı üniteler gövde içersinde yer alır. Bir rüzgâr türbininde tanıtılan elemanlar dışında; frenleme düzenleri, kontrol-kumanda sistemleri, yönlendirme motoru ve mekanizması, anemometre ve rüzgâr gülü gibi ölçüm cihazları bulunur. 6.6 RÜZGÂR TÜRBİNİ Rüzgâr türbinine bağlı elektrik üreteci (jeneratörü) mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Rüzgâr enerjisi dönüştürme sistemleri 50 W ile 2-3 MW arasında mekanik veya elektrik gücü sağlayabilmektedir. Havanın özgül kütlesi az olduğundan, rüzgârdan alınacak enerji rüzgâr hızına bağlıdır. Rüzgâr hızı yükseklikle, gücü ise hızının kübü ile orantılı biçimde artar. Rüzgârın sağlayacağı enerji, gücüne ve esme saati sayısına bağlıdır. Özgül rüzgâr gücü, hava debisine dik birim yüzeye düşen güçtür. Topografik koşullara göre yerden 50 m yükseklikte özgül güç, hız 3,5 m/s den küçük iken 50 W/m 2 den az olabileceği gibi, hız 11,5 m/s den büyük iken 1800 W/m 2 den çok olabilir. Türbin kurulacak yerde en az bir yıllık rüzgâr ölçümünün 0,1-0,2 m/s doğrulukta yapılması gereklidir.

9 103 Şekil-6.8 Rüzgar türbini Bir rüzgâr türbininin enerji çıktısı aşağıdaki eşitlik ile belirlenir. P=(1/2)* d* v 3 * A * Cp P: güç çıktısı (w), d: hava yoğunluğu, A:süpürme alanı (m 2 ), C P : güç katsayısı, V : rüzgâr hızı (m/s ) Rüzgâr türbinleri kavramları Yatay eksenli (HAWT) veya dikey eksenli (VAWT) tür rüzgâr türbinleri. Önden-rüzgârlı veya arkadan rüzgârlı rüzgâr türbinleri Tek, iki veya üç kanatlı indüksiyon (asenkron) veya senkron üreteçli (jeneratörlü)rüzgâr türbinleri. Durdurma (stall) veya kanat eğimi (pitch) denetimli rüzgâr türbinleri Değişmez veya değişken hızlı rüzgâr türbinleri Rüzgâr Türbini Yapısı Kule Rotor (göbeğe takılmış 1-3 fiberglass kanatlı ) Türbin denetleyicileri Bir veya iki ana yataklı ana şaft - Rotor şaftında fren diski - Vites kutusu (bazı türbinler vitessizdir) - Üreteç (jeneratör ) şaftında fren diski - Üreteç şaftı - Üreteç - Yön saptırma ( yawing) ve hidrolik donanımları - Dalgalı akım (AC) üreten vitessiz türbinler

10 Rüzgâr gücünün iletimi ve üretimi 1. Rüzgâr, rotoru çevirdiği için bir moment (torque) üretilir. 2. Rotorun oransal olarak düşük dönme sıklığı bir vites kutusu ile artırılır. 3. Vites kutusundan çıkan şaft üreteci ( jeneratörü ) döndürür. 4. Türbin denetleme mekanizmaları, frenler ve trafolar tarafından üretecin ürettiği elektriğin orta gerilimli olması sağlanır. Rüzgâr türbini seçimi esnasında dikkat edilmesi gereken en önemli kriter rotor çapıdır. Piyasada çok küçük çaplarda olduğu halde yüksek güç üretimi vaat edilen fakat beklentileri sağlayamayacak ürünler satılmaktadır. 1 KW için 3,0-3,2 m, 2 KW için 3,8-4,0 m, 3 KW için 4,8-5,0 m rotor çaplı ürünler tercih edilmesi uygundur. Piyasada türbinlerin üretebildiği maksimum değer sanki o türbinin ortalama üretim değeriymiş veya sabit üretim değeriymiş gibi gösterilebilmektedir. Rüzgâr türbini seçimi yapılırken 7-11 m/s rüzgâr hızlarında ortalama enerji üretim değerleri dikkate alınmalıdır. İnverter tercih ederken ihtiyaca göre modifiye sinüs veya tam sinüs inverter tercih edilmelidir. Modifiye sinüs inverterler özellikle hassas elektronik cihazlarda sorunlara neden olabilir. Bu nedenle de karavan ve yat gibi uygulamalar hariç olmak üzere, tam sinüs inverter kullanılması daha akılcı bir seçim olacaktır. Planlama yapılan bir bölgedeki ortalama rüzgâr hızı 6 m/s nin altında ise, o bölgeye rüzgâr türbini kurmak çok mantıklı bir seçim olmayacaktır. Rüzgârın geldiği yön (upwind) ve rüzgârın geldiği yönün tersine bakan (downwind) yön olmak üzere iki tür kanat tasarımından bahsedilebilir. Günümüzde modern rüzgâr türbinlerinde upwind tasarım uygulanmaktadır. TABLO-6.7 Rüzgâr türbini sınıflandırması Ölçek Pervane Çapı Kurulu güç Küçük < 12m < 40 kw Orta m 40 kw 999 kw Büyük > 46 m > 1 MW 6.7 ÖNDEN RÜZGÂRLI TÜRBİNLER Önden rüzgârlı makinalar da rotor yüzü rüzgâra doğru yönelmiştir. Bu makinaların en önemli üstünlüğü kulenin arkasında yapacağı gölgeleme etkisine maruz kalmamaktır. Yıllardır yaygın olarak bu makinalar kullanılmıştır. Öte yandan yine de kulenin önünde, azda olsa, bir rüzgâr gölgelemesi vardır. Yani, rüzgâr kuleye eğilerek varır. Kule yuvarlak ve düz olsa bile bu nedenle kanatın kuleden her geçişinde türbinin ürettiği güç biraz azalır. İşte bu nedenle rüzgâr çekilmesinden dolayı kanatların çok sert yapılması gerekir. Ve kanatların kuleden biraz uzakta yerleştirilmesi gerekir. Ayrıca, önden rüzgârlı makinalar, rotoru rüzgâra karşı döndürmek için yaw mekanizmasına gerek duyarlar.

11 105 Şekil-6.9 Rüzgar geliş yönüne göre önden ve arkadan rüzgarlı türbin tipleri 6.8 ÜÇ KANATLI RÜZGÂR TÜRBİNLERİ Üç kanatlı rüzgâr türbinleri Danish Concept olarak da bilinmektedir. Günümüzde kullanılan modern rüzgâr türbinleri 3 kanatlı olarak tasarlanmaktadır. Pervane rüzgârın geldiği yöne doğru durmaktadır. Sapma mekanizması olarak da küçük elektrik motorları kullanılmaktadır. Şekil-6.10 Üç kanatlı rüzgâr türbinleri

12 106 Şekil-6.11 Rüzgâr Türbini Elemanları Şekil-6.12 Rüzgâr türbini elemanları

13 107 Şekil-6.13 Rüzgar türbini elemanları 6.9 RÜZGÂR TÜRBİNİ BİLEŞENLERİ Aşağıdaki terimler genellikle bütün rüzgâr türbinleri için kullanılmaktadır; Göbek yüksekliği: Göbeğin yerden yüksekliğini ifade eder. Süpürme alanı: Rotor diskinin dönerken taradığı alan olarak ifade edilir. Uç hız oranı: Kanat ucu hızının, rüzgâr hızına oranıdır. Güç derecesi: Elektriksel kullanımlarda devamlı olarak elde edilen çıkış gücüdür. Elektrik üretiminde kullanılan rüzgâr türbinlerinin ana parçaları; rotor kanatları, fren sistemi, yaw Yaw (döndürme) sistemi, iletim sistemi, jeneratör ve kuledir. Büyük parçalar dış muhafaza veya kaporta diyebileceğimiz kısım içerisine yerleştirilir. Söz konusu kaportanın kuleyle birleşim yerinde yaw (döndürme) sistemi mevcuttur.

14 108 Şekil-6.14 Rüzgar türbini ölçüleri 1- Kule Kule malzemesi, genelde çelik veya betondur. Modern rüzgâr türbinleri, halka enine kesitli kulelere sahiptir Kule yüksekliği, yüksekteki daha rüzgâr hızlarından yararlanmanın getirisi ile boya bağlı artış gösteren kule maliyeti arasındaki optimum çözümle belirlenir. Kule boyutlandırılmasındaki bir diğer parametre de, eğilme doğal frekansı, kule malzemesi ve dolayısıyla maliyeti önemli ölçüde etkilemektedir. Rüzgâr türbinlerinin tüm imalat giderlerinin % 11-20' si kule imalatına aittir. 2-Türbin Pervanesi Rüzgâr türbinlerinin pervaneleri; alüminyum, titan, çelik, elyaf ile güçlendirilmiş plastik (cam elyafı, karbon elyafı ve aramid elyafı) ve ağaçtan imal edilmektedir. Modern rüzgâr türbinlerinin kanatlarının hemen hemen tamamı, cam elyafı ile güçlendirilmiş polyester veya epoksi gibi, cam elyafıyla plastikten üretilirler. Çelikten üretilen kanatların eğilmeye dayanımı çok iyidir. Fakat yorulma dayanımları ve korozyon sorunu yaratmaktadır. Alüminyum kanatlar, çeliğe göre daha hafiftir, yorulma dayanımları daha iyidir ve korozyona daha dayanıklıdır. Alüminyum malzemenin zayıf noktaları; kabuk şeklindeki malzemenin burkulması, imalat tekniğinin zorluğu ve pahalı olmasıdır. 3-Dişli Kutusu Rotor açısal hızı ω genellikle ihtiyaç duyulan elektriksel frekans değerini üretmek için jeneratörü hareket ettirmede yeteri kadar hızlı değildir. Dişli takımları dönme sistemleri için hızlarda mekanik olarak bir artış ve azalış sağlayabilirler. Rüzgâr türbinlerini dikkate aldığımızda dişli takımları düşük hızlı milin aşısal hızını jeneratöre bağlanan yüksek hızlı mil hareketine dönüştürmede kullanılırlar. Pek çok uygulama için dişli takımları karşılıklı iki dişli arasındaki boşluktan kaynaklanan şiddetli tepki gösterirler. Sürücü dişli karşı dişli ile temas yapmadan önce bir açı boyunca döner sonuç, giriş dişlinin açısal dönüşü gerçekleşene kadar çıkış dişlisinin açısal dönüşü gerçekleşmez. Bu çalışmadaki dişli kutusu için kullanılan modelde dişlilerin davranışını idealleştirecek ve şiddetli tepkinin olmadığı bir zorluk yapılacaktır. Dişli kutusu için giriş parametreleri rotoru dişli kutusuna bağlayan düşük hızlı mil için açısal hız ve torktur. Çıkış parametreleri ise, dişli kutusunun Jeneratöre bağlayan yüksek hızlı mil için açısal hız ve torktur.

15 109 Şekil Dişli Kutusu 4-Jeneratör Rüzgâr enerjisi tesislerinde kullanılan jeneratörler, alternatif akım veya doğru akım jeneratörleri olabilir. Burada elde edilen elektrik akımı, yetersiz kalitede alternatif akım veya doğru akım bile olsa, çeşitli güç elektroniği düzenekleriyle şebekeye uygun hala getirilebilir. Doğru akım jeneratörleri, büyük güçlü rüzgâr enerjisi tesislerinde tercih edilmemektedir. Bunun nedeni, sık bakım gereksinimi ve alternatif akım jeneratörlerine göre daha pahalı olmasıdır. Doğru akım jeneratörleri, günümüzde sadece küçük güçlü rüzgâr enerji tesislerinde akülere enerji depolamak için kullanılır. Dişlideki kayıplar ve gürültünün önlenmesi amacıyla, çok kutuplu jeneratörü olan dişli kutusuz türbinler de kullanılmaktadır. Bu nedenle, yüksek kutup sayılı jeneratörlerde dişli kutusuna gerek kalmamaktadır. Şebeke bağlantılı alternatif akım jeneratörlerinde, sadece şebeke frekansını sağlayan devir sayısında elektrik enerjisi üretebilmektedir. Bu da, rüzgâr türbininden örneğin 8 m/s olan optimum hızda yararlanmak demektir. Bu nedenle, rüzgâr türbinlerinin bazılarında, düşük ve yüksek rüzgâr hızları için iki ayrı jeneratör kullanılmaktadır. Şekil-6.16 Jeneratörün Yapısı Bir Rüzgâr Türbininin Anatomisi Rüzgâr türbini adından da anlaşıldığı gibi dönme hareketine dayalı olarak rüzgârdan enerji üreten bir makine.

16 110 Yenilenebilir enerji kaynaklarının öneminin artması ile sektör olarak rüzgâr enerjisi ülkemizde son yıllarda birçok yatırım ve gelişmeye sahne oldu. Her gecen gün gelişen teknolojinin ve rekabetin de etkisi ile sektörün önemi daha da artmakta. Bu anlamda bir rüzgâr türbinin temel çalışma prensibi ve içerisinde bulunan parçaların işlevlerini anlamak bir gereklilik haline geldi. Aşağıda rüzgâr türbinini oluşturan temel birimleri ve açıklamalarını bulabilirsiniz. Rüzgâr Ölçer (Anemometre) : Rüzgâr hızını ölçer, bu bilgiyi kontrol ünitesine iletir. Pervane Kanatları (Blades) : Çoğu rüzgâr türbini 2 veya 3 adet pervane kanadına sahiptir. Kanatların üzerinden esen rüzgâr, kanatları kaldırıp dönmelerini sağlar. Fren (Brake) : Dönmekte olan diski acil durumlarda durdurmaya yarar. Sistem mekanik, elektronik veya hidrolik olarak çalışabilir. Kontrol Ünitesi (Controller) : Kontrol ünitesi rüzgârın hızındaki değişikliklere göre sistemi durdurur veya harekete geçirir. Rüzgâr hızının saatte 8-16 mil arasında olması durumunda sistemi çalıştır. Aynı şekilde rüzgâr hızının saatte 55 milden yüksek olduğu durumlarda ise sistemi durdurur. Rüzgâr hızının saatte 55 milden fazla olması, türbinlere zarar vermektedir. Kontrol ünitesi bu nedenle önemlidir. Vites Kutusu (Gear box) : Vitesler düşük hız milini, yüksek hız miline bağlayarak donuş hızını devir/dakikadan (rpm) devir/dakikaya seviyesine (elektrik üretmek için gerekli olan dönüş hızı) çıkartırlar. Vites kutusu bir rüzgâr türbininin pahalı (ayni zamanda ağır) bir parçasıdır. Günümüzde vites kutusuna gerek kalmadan doğrudan sürüş özelliğine sahip, düşük rotasyonlu hızlarda elektrik üretebilen jeneratör teknolojileri alanında araştırmalar sürmektedir. Jeneratör (Generator) : 60-cycle ALTERNATİF AKIM üreten indüksiyon jeneratörü. Yüksek Hız Mili (High-speed shaft) : Jeneratörü sürer. Düşük Hız Mili (Low-speed shaft) : Rotor tarafından dakikada dönüş yapacak şekilde düşük hızlarda dondurulur. Makine Bolumu (Nacelle) : Makine bölümü rüzgâr türbin kulesinin tepesinde durur ve içerisinde vites kutusunu, düşük ve yüksek hız millerini, jeneratörü, kontrol ünitesini ve freni bulundurur. Bazı türbinlerin makine bölümleri üzerlerine helikopter inebilecek kadar geniştir. Durdurma (Pitch) : Pervane kanatları elektrik üretmek için çok düşük veya çok yüksek olan hızlarda, rotor hızını kontrol altında tutmak amacı ile bazen durdurulup bazen de durdurulur. Çark (Rotor) : Pervane kanatları ve göbek bölümüne rotor yani çark adı verilir. Kule (Tower): Rüzgâr türbinleri yüksek irtifada daha fazla enerji üretebildikleri için kule bölümünde dayanıklı malzemeler (boru seklinde çelik, beton veya çelik kafes) kullanılır. Rüzgâr: Resimde gördüğünüz rüzgâr türbini rüzgârın geliş yönüne doğru bakacak şekilde yerleştirilmiştir ve çalışma mekanizması buna göre tasarlanmıştır. Bu türbinlere rüzgâra karşı çalışan

17 111 rüzgâr türbinleri denir. Rüzgârın geliş yönünün tersine bakacak şekilde elektrik üreten türbinler de vardır. Fakat yaygın değildir. Yelkovan (Wind vane): Rüzgârın yönünü ölçer ve bu bilgiyi sapma sürücüsüne iletir. Böylece rüzgâr türbininin rüzgâra doğru dönmesi sağlanmış olur. Sapma Sürücüsü (Yaw drive) : Rüzgâra karsı çalışan rüzgâr türbinleri daha önce de bahsettiğimiz gibi rüzgârın geliş yönüne dönük olarak çalışmak zorundadırlar. Sapma sürücüsü rüzgârın yönünde olan değişiklere göre rotorun sürekli olarak rüzgâra dönük olmasını sağlar 6.10 LİSANSIZ SINIFTA İDEAL RUZGAR TURBINLERI NASIL OLMALI? m seviyesinde rüzgâr hızları 3 6 m/s dir. Türbinlerde Class-3 ve üzeri pervane kullanmalı ve türbin bu hızlarda üretime girebilmelidir. Bu özellik için kanat açı kontrolü şarttır. 2. Başlangıç rüzgâr hızı 2,5 3 m/s olmalıdır. Kanatlarda özel epoxy, karbon fiber, alüminyum ve 10 k - çelik bağlantılar kullanılmalıdır. TABLO-6.8 Arazi özelliklerine göre pürüzlülük katsayısı değerleri. Pürüzlülük katsayısı (Z 0) Arazi Özelliği 0,10-0,13 Pürüzsüz (deniz, kar, kum) 0,13 0,20 Az pürüzlü (kısa çim, kırsal alan) 0,20 0,27 Pürüzlü (ormanlar, banliyö) 0,27 0,40 Çok pürüzlü (şehir alanı, uzun binalar) TABLO-6.9 Marmara Bölgesi nin yıllık ortalama rüzgâr hızı potansiyeli 3 m/s den yüksek olan yörelerinin pürüzlülük katsayısı değerleri. Yöre Pürüzlülük katsayısı (Z 0) Balıkesir 0,40 Bandırma 0,40 Bozcaada 0,10 Çanakkale 0,40 Çorlu 0,40 Florya 0,40 Gökçeada 0,10 İpsala 0,40 Kumköy 0,40 Tekirdağ 0,40 Şile 0,40 Erdek 0,40 Gemlik 0,40 Marmara bölgesinin belli başlı yöreleri için 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 ve 100 m yükseklik değerleri için rüzgâr hızı hesaplamaları yapıldı. Hesaplamalarda aşağıdaki eşitlikten yararlanıldı. Rüzgâr verileri olarak uzun yıllar yıllık ortalama rüzgâr hızı değerleri göz önünde bulunduruldu. Bu eşitlikte; k Von Karman sabiti (0,4) u* Rüzgârın yer yüzeyindeki hızı (m/s) h Rüzgâr hızının ölçüldüğü yükseklik (m) Yer yüzeyindeki engellerden kaynaklanan pürüzlülük uzunluğu (m) dur. Z 0

18 Rüzgar hızı (m/s) ARAŞTIRMA SONUÇLARI Yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen veriler çizelge ve grafik olarak aşağıda görülmektedir. TABLO-6.10 Marmara bölgesinde yüksekliğe bağlı rüzgâr hızı değişimleri Yükseklik (m) Yöre Balıkesir ,70 4,08 4,35 4,56 4,74 4,88 5,01 5,12 5,22 Bandırma ,18 6,82 7,28 7,63 7,92 8,16 8,37 8,56 8,72 Bozcaada ,05 8,67 9,11 9,45 9,72 9,96 10,16 10,34 10,50 Çanakkale ,79 5,29 5,64 5,91 6,14 6,33 6,49 6,63 6,76 Çorlu ,81 5,31 5,66 5,94 6,16 6,35 6,52 6,66 6,79 Florya ,71 4,09 4,36 4,57 4,75 4,89 5,02 5,13 5,23 Gökçeada ,06 5,45 5,72 5,93 6,11 6,26 6,38 6,50 6,60 İpsala ,09 4,51 4,81 5,05 5,24 5,40 5,54 5,66 5,77 Kumköy ,02 5,54 5,91 6,19 6,43 6,62 6,80 6,95 7,08 Tekirdağ ,06 4,48 4,78 5,01 5,20 5,36 5,50 5,62 5,73 Şile ,77 4,16 4,43 4,65 4,82 4,97 5,10 5,21 5,31 Erdek ,89 4,30 4,58 4,80 4,99 5,14 5,27 5,39 5,49 Gemlik ,89 4,30 4,58 4,80 4,99 5,14 5,27 5,39 5,49 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 Balıkesir Bandırma Bozcaada Çanakkale Çorlu Florya Gökçeada İpsala Kumköy Tekirdağ Şile Erdek Gemlik 0, Yükseklik (m) Şekil-6.17 Marmara bölgesinde ölçülen rüzgar hızları Rüzgâr Enerjisi nden Elektrik Enerjisi Üretimi Atmosferde serbest olarak yer değiştiren hava, belli bir kütleye ve rüzgâr formunda hareket halinde olması nedeniyle bir kinetik enerjiye sahiptir. Kinetik enerji ve momentumun korunumu ilkelerinden yola çıkarak atmosferde serbest olarak hareket eden rüzgârın Po teorik gücünün; hava yoğunluğu ( kg/m 3 ), A rüzgârın ilerleme yönüne dik kesit alanı ( m2 ) ve V rüzgâr hızı ( m/sn) olmak üzere matematiksel ifadesi aşağıdaki gibidir.

19 113 Rüzgârın teorik gücü esas olarak rüzgâr hızının küpüyle orantılıdır. Bu nedenle, rüzgâr hızının fazla olduğu yerlere rüzgâr enerji santralleri kurmak ekonomik olmakta ve bu tür rüzgâr kaynak alanlarında daha çok enerji üretilebilmektedir. Po teorik rüzgâr gücünün rüzgâr türbini tarafından elektrik enerjisine dönüştürülebilen kısmı ise; şeklindedir. Burada; Cp güç faktörü, A rotor dönüşü sırasında taranan alan ( m2 ), NG jeneratör verimi, ND dişli kutusu verimi ve Nc ise kuplaj verimidir. Cp güç faktörü, elde edilen şaft gücünün rüzgâr türbinine gelen rüzgâr gücüne oranı olarak tanımlanır. Güç faktörü maksimum %59,3 olup bu değere Betz Limiti denilmektedir. Günümüz teknolojisi kullanılarak iyi tasarlanmış ideal bir rüzgâr türbini için Cp değeri % 40 civarındadır. CP güç faktörü, kanatların dönüş hızı (U) ile kanatlara çarpan rüzgâr hızı (V) oranının bir fonksiyonudur Cp=f(U/V). Bu (U / V) oranı aynı zamanda Tip-Speed Ratio Kanat Ucu Çevresel Hız Oranı? olarak bilinir. Bu ifadeden de anlaşılabilineceği gibi prensip olarak, eğer elde edilen gücün sürekli olarak maksimum seviyede olması isteniyorsa, rotor dönüş hızının, herhangi bir şekilde, anlık rüzgâr hızlarına göre değiştirilerek kanat ucu çevresel hız oranının maksimum CP değerini verebilecek bir optimumda tutulması gerekmektedir. Geliştirilmiş rüzgâr türbinlerinde bu düzenleme otomatik olarak gerçekleştirilmektedir. Rüzgâr türbinleri, elektrik enerjisi üretimine ancak belirli bir rüzgâr hızında başlayabilmektedir. Cut-in adı verilen bu rüzgâr hızının altında sistem tamamen durmaktadır. Sistemden elde edilen elektrik enerjisi rüzgâr hızının artmasıyla birlikte artmaktadır. Her bir rüzgâr türbini için belirlenmiş bir rüzgâr hızında, sistemden elde edilen güç en büyük değere ulaşır. Bu en büyük güce nominal güç ve bu rüzgâr hızına nominal hız adı verilmektedir. Rüzgâr hızının, nominal hız değerini aşması halinde sistemden elde edilecek güç nominal güç kadar olacaktır. Sistemin hasar görmemesi için belirli bir rüzgâr hızından sonra rüzgâr türbinlerinin stop konumuna geçmesi otomatik olarak sağlanır. Bu maksimum hıza sistemin Cut-out hızı adı verilmektedir. Diğer bir ifadeyle, bir rüzgâr türbini Cut-in ve Cut-out rüzgâr hızları arasında enerji üretimini gerçekleştirir. Modern rüzgâr türbinlerinin Cut-in hızları 3-4 m/s, nominal hızları m/s ve Cut-out hızları ise m/s arasındadır. 2,5 kw gücündeki rüzgâr türbini için rotor çapı D hesaplaması; Cp güç faktörünü bulmak için, uç hız oranını bulmamız gerekmektedir. Cp güç faktörü olup rüzgâr enerji santrallerinde maksimum 59.26% dür. Bu değere Lanchester-Betz limiti denir. Bu limit değer rüzgâr türbinini en fazla 59.26% verime sahip olacağını gösterir.

20 114 Şekil-6.18 Rüzgar hızına bağlı güç ve güç faktörü (cp) değişimi = 4π / B = 4.18 : Uç hız oranı B: Bıçak sayısı = 3 = arasında bir değer alınır, Alt Çizelgeden Cp değeri okunur Cp: 0,4 alabiliriz Şekil-6.19 Betz limitinin seçimi

21 115 Şekil-6.20 Kanatların hubdan uçlara doğru gittiğimizde daha hızlı döndüğü görülür. Şekil-6.21 Farklı türbin hızlarında güç faktörü (Cp) değişimi Anma rüzgâr hızı ( v ) = 8 m/s Cp (güç faktörü) = 0,4 ρ:(hava özgül kütlesi)= 1,223 kg/m 3 (deniz seviyesi ve atmosferik şartlarda)

22 116 D = metre Rotor çapı 5 metre olarak bulunur. Süpürme Alanı = 19,63 m 2 olarak bulunur. Kanatların kütlesini bulmak için aşağıdaki diyagramı kullanabiliriz. Şekil-6.22 Kanatların kütlesinin kanat çapı ile ilişkisi Kanat malzemesini fiberglas olarak seçersek; Kanat kütlesi (kg) : 0,4948*( Rotor Yarıçapı) 2 m: 0,4948*2.5 2 = kg Bir kanadın ağırlığı 5,025 kg olacak şekilde dizayn edilmeli. Devir sayısı (n) 8 m/s rüzgâr hızı için devir sayısı; λ: Kanat uç hızı = 4,5 ω: Açısal hız = (2.π.n)/60 V: Rüzgâr hızı = 8 m/s R:Yarıçap = 2.5 m

23 117 n=137,5 d/d olarak bulunur. 8 m/s hızda 2500 W güç üretecek rüzgar türbini tasarımında kanatların bağlanmış olduğu milin devir/dakika hızında döneceğini görmekteyiz. Fakat daha yüksek hızlara maruz kalacak olan rüzgâr türbin mili daha yüksek devirlerde dönecektir ve buna göre gerekli mil çapı hesaplanmalıdır. 20 m/s için devir sayısı; n = 343 devir / dakika = devir/saniye Mil çapı ( d ) Mil malzemesi σ em = 120 dan/cm 2 =1200 N/cm *d 3 = d = 3.2 cm = 32 mm Mil çapı en az 3,2 cm=32 mm çapında olmalı ki 20 m/s hıza dayanabilsin. Kanatlara gelen hava debisi: ṁ*k e1 =ṁ*k e2 *(1-rüzgâr verimi) Pratikte rüzgârın en fazla %59 u kullanılabilir. V 2 =8,32 m/s

24 118 ṁ= Kütlesel Debi Eksenel İtme Kuvveti: Fe = ṁ*(v 1 V 2 ) = 26,186 * ( 13-8,32) Fe = 123 N Küçük güçte rüzgâr türbinlerinde seçilecek jeneratör(alternatör) Rüzgâr türbinlerinde jeneratörler senkron ve asenkron olmak üzere ikiye ayrılır: Küçük ölçekli rüzgâr türbinleri Daimi Mıknatıs Alternatörleri (DMA) kullanır. DMA'larda sargı seklindeki iletken tellerin arasından bir manyetik alan geçirilince elektrik üretilir. Rüzgâr türbinlerinin DMA'larinda mıknatıslar hareketli, tel sargılar sabittir. Ev tipi küçük ölçekli rüzgâr türbinlerinin çoğunda mıknatıs rotor tel sargıların dışında dönen bir kalın bilezik seklindedir. Mıknatıslar bu yapının dış yüzlerini kaplarlar (sargılara bakacak şekilde) ve pervane direkt olarak bileziğin dış yüzeyine irtibatlandırılmıştır. Rüzgâr türbinlerinin Daimi Mıknatıs Alternatörleri elektriksel aletlerde doğrudan kullanılması mümkün olmayan kararsız ve düzensiz yapıda üç fazlı AC elektrik üretirler. Bu elektriğin ilk olarak doğrultulması (DC'ye dönüştürülmesi) gerekir. Bundan sonra DC olarak kullanılabilir, akülerde depolanabilir ya da elektriksel aletlerin hemen hemen tamamının kullandığı AC formuna döndürülebilir. Sabit mıknatıslı alternatörler nerede kullanılır? PMG (Permanent Magnet Generator) veya sabit mıknatıslı alternatörlerde kutuplar sabit mıknatıslardan imal edilirler. Sabit mıknatıslı alternatörlerin çıkışından elde edilen enerji direkt olarak kullanılamaz. Jeneratörlerde kullanılan senkron alternatörlerin kutupları ise sargılı elektromıknatıslardan imal edilirler ve kutuplara akım verilerek manyetik alan oluşturulur. Bu sayede alternatörün çıkış voltajını sabit tutacak şekilde alternatör yüklü iken kutuplara daha fazla akım, alternatör üzerinden yük alındığında kutuplara daha az akım verilebilir. Sabit mıknatıslı alternatörlerde kutup manyetik alanı kontrol edilemediğinden direkt olarak kullanılmaz. Genelde devrin sabit tutulmasının mümkün olmadığı yerlerde akü şarj etmek için kullanılır. Sistemde devir sabit tutulamıyorsa frekans da değişkendir. Sabit mıknatıslı alternatörlerden elde edilen enerjinin direkt kullanılamamasının bir başka nedeni de budur. Sabit mıknatıslı alternatörlerin kullanıldığı sistemler ile akü şarj edilir. Dolayısı ile akü bankasına ihtiyaç vardır. Ayrıca akü şarj voltajını 220 volta veya trifaze ise 400 volta çıkarmak için invertör kullanır

25 119 Senkron makinelerde frekans ve hız: Ns = (120*f ) / P Ns: Senkron hızı f: frekans P: Manyetik alan kutup çifti F:50-60 Hz için 1 çift kutup (2tek) Tablo-6.11 f (Hz) P (kutup) Ns ( d/d) Türbin rotoru tarafından üretilecek tork T = (P / ω) Geleneksel dişli kutulu sistemlerde, rotor un düşük dönme hızı dişli kutusu sayesinde yüzlerce kat artırılır ve bir jeneratörün şaftını yüksek devirde çevirerek elektrik üretilmesi sağlanır Bahreyn Dünya Ticaret Merkezi Rüzgâr türbini, mimari tasarım üzerinde büyük bir etkiye sahip olan binanın, rüzgârı toplayarak yönlendiren bir mekanizmaya dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Bahreyn Ticaret Merkezi nin şeklinden görüleceği gibi rüzgârın gücünü artırabilmek için kuleler dışa doğru üçgen formda tasarlanmıştır. Bu tasarım şekli rüzgâr gücünü ortalama olarak 30% oranında artırmış ve aynı zamanda bina, rüzgârı merkeze yönlendirerek rüzgârın türbinlere dik bir açıyla çarpmasını sağlar ki bu da rüzgâr verimliliğini artıran önemli bir özelliktir. Türbinler günün yarısı kadar bir süre aktif olarak çalışabilmektedir. Şekil-6.23 Bayreyn Dünya Ticaret Merkezi

26 120 RÜZGÂR ENERJİSİ İLE İLGİLİ KURUMLAR Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı ( ETKB ) Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu ( EPDK ) Türkiye Rüzgâr Enerjisi Birliği ( TÜREB ) Rüzgâr Enerjisi ve Su santralleri İşadamları Derneği ( RESSİAD ) Global Wind Energy Council ( GWEC ) Europien Wind Energy Association ( EWEA ) International Energy Agency ( IEA ) Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi ( DEKTMK ) 6.BÖLÜM KAYNAKLARI Blanco, M. I., The Economics of Wind Energy, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, , Çanka Kılıç, F., Türkiye deki Yenilenebilir Enerjilerde Mevcut Durum ve Teşviklerdeki Son Gelişmeler, Mühendis ve Makine Dergisi, 52(614), , Hayli, S., Rüzgâr Enerjisinin Önemi Dünya da ve Türkiye deki Durumu, Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 11(1), 1-26, Koç, E. ve Şenel, M.C., Türkiye de ve Dünya da Enerji Durumu-Genel Değerlendirme, Mühendis ve Makine Dergisi, 54(639), 26-38, Renewables Energy Policy Network for the 21st Century (REN21), Renewables 2012 Global Status Report, Paris, Şenel, M. C., Rüzgâr Türbinlerinde Güç İletim Mekanizmalarının Tasarım Esasları-Dinamik Davranış, Yüksek Lisans Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye Makina Mühendisleri Odası (TMMOB), Türkiye nin Enerji Görünümü, Yayın No: MMO/588, ISBN: , Ankara, Türkiye Rüzgâr Enerjisi Birliği (TÜREB), Türkiye Rüzgâr Enerjisi İstatistik Raporu, Ocak World Wind Energy Associaton (WWEA), Worldwide Wind Energy Statistics 2012 Half Year Report, Bonn,