Elektrik. Rüzgardan ve Sudan Elektrik eldesinde Kullanılan Sistemler

Transkript

1 Elektrik Rüzgardan ve Sudan Elektrik eldesinde Kullanılan Sistemler

2 Rüzgar enerjisi değişime uğramış güneş enerjisidir: Güneş enerjisinin karalan, denizleri ve atmosferi her yerde özdeş ısıtmamasından oluşan sıcaklık ve buna bağlı basınç farklan rüzgan yaratmaktadır. Rüzgar, yüksek basınç alanından alçak basınç alanına yer değiştiren havanın, dünya yüzeyine göre bağıl hareketidir. Enerji üretimi açısından denizler ve karalar ya da dağlar ve vadiler arasındaki hava akımlanna dayalı yerel rüzgarlar önemlidir

3 Doğasına bağlı olarak taşıdığı enerji, kinetik enerjidir. Atmosferin rüzgan oluşturan brüt kinetik gücü x 1012 kw kadardır. Dünyanın 50 o kuzey ve güney enlemleri arasında rüzgar gücü potansiyelinin 3 x 109 kw olmasına karşın, ekonomik ve fiziksel planlama limitlerinden ötürü 1 x 109 kw kapasitenin kullanılabileceği hesaplanmıştır

4 Türkiye Yenilenebilir Enerji Potansiyeli HİDRO 450 GÜNEŞ 500 BİOKÜTLE 1.58 JEOTERMAL 16 RÜZGAR

5 Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyeli

6 Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyeli

7 Rüzgardaki Türbinleri Rüzgâr türbini, rüzgârdaki kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren sistemdir. Rüzgar Santrallerinde pervaneler rüzgarın (havanın) hareketiyle bağlı oldukları şaftı döndürür

8 .Rüzgardaki Türbinleri 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

9 Rüzgardaki Türbinleri 1.Pervane Kanatları: Rüzgar estiği zaman pervanenin kanatlarına çarparak onu döndürmeye başlar. Bu sayede rüzgar enerjisi ile kinetik(hareket) enerjisi elde edilmiş olur. Pervaneler rüzgar estiğinde aynı yönde dönecek şekilde tasarlanmışlardır

10 Rüzgardaki Türbinleri 2.Şaft: Parvenelerin dönmesiyle ona bağlı olan şaft da dönmeye başlar. Şaftın dönmesiyle de motor içinde hareket oluşur ve motorun çıkışında elektrik enerji sağlanmış olur

11 Rüzgardaki Türbinleri 3.Jeneratör(Üreteç): Oldukça basit bir çalışma yöntemi vardır. Elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilmiş olur. Pervane şaftı döndürğü zaman motor içindeki bu sarım bölgesi, etrafındaki mıknatısların ortasında dönmeye başlar. Bunun sonucunda da alternatif akım (AC) oluşur

12 .Rüzgardaki Türbinleri Türbin mili düşeydir ve rüzgârın geliş yönüne diktir. Deneysel sistemlerdir. Dümen mekanizmasına gerek yoktur. Jeneratör ve dişli kutusu yere yerleştirildiği türbini kule üzerine yerleştirmek böylece kule masrafı olmaz. Verimi düşüktür. için, gerekmez,

13 Rüzgardaki Türbinleri Kanatları rüzgâr yönüyle dik açı yaparlar. Ticari türbinler genellikle yatay eksenlidir. Rotor, rüzgârı en iyi alacak şekilde, döner bir tabla üzerine yerleştirilmiştir Bu tip türbinlerin kanatları tek parça olabileceği iki ve daha fazla parçadan da oluşabilir. Günümüzde en çok kullanılan tip üç kanatlı olanlardır. Sürekli rüzgar yaklamak gerekli olduğu için dümen mekanizması gereklidir. gibi

14 .Rüzgardaki Türbinleri güvenlik elemanları Açı Kontrolü : Pervane yüksek hızlara çıktığında, üretilen ernerji de çok fazla olmakta. Bu gibi durumlarda pervanelerin açılarını değiştirip daha yavaş bir dönme hareketi elede etmek için kullanılır. Pasif Yavaşlatıcı: Genellikle pervaneler ve motor bloğu sabir bir açıyla ayarlanmışlardır. Ancak rüzgar çok hızlı 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 kontrol sistemine benzer bir sistemdir. Üretilen gücün fazla olması durumunda pervane ve motor bloğunun açısını değiştirmeye yarayan sistemdir

15 W = 0.5 A v 3 W: güç/enerji (Watt) Rüzgar Enerjisi Rüzgarın sağlayacağı enerji, gücüne ve esme saat sayısına (frekansına) bağlıdır. Rüzgardaki Mümkün Güç Miktarı : hava yoğunluğu (kg/m 3 ) A: kanat alanı ( r 2 ) (m 2 ) v: rüzgar hızı (m/s) Bu denklemden anlaşılabileceği gibi, bir sistemden elde edilecek enerji, rüzgar hızının kübü ile doğru orantılıdır. Ayrıca elde edilecek güç, rüzgar türbin kanatlarının süpürdüğü alan dolayısıyla rotor yarıçapının karesi ile orantılıdır. W = Cp 0.5 A v 3 Cp = maksimum güç katsayısı, arasında değişir, boyutsuzdur (teorik olarak maksimum = 0.59)

16 Rüzgarın sağlayacağı enerji, gücüne ve esme saat sayısına (frekansına) bağlıdır. Rüzgardaki Mümkün Güç Miktarı Kule yüksekliği ile artan rüzgar hızıda, türbinin ürettiği güçte kayda değer bir artışa neden olur. H 1 H 2 V 1 V 2 k : rüzgar hızının ölçüldüğü yükseklik (m) : rüzgar hızının hesaplanacağı yükseklik (m) : H 1 yüksekliğinde ölçülen rüzgar hızı (m/s) : H 2 yüksekliği için hesaplanacak rüzgar hızı (m/s) : pürüzlülük katsayısını Rotorun süpürdüğü alan, A, önemlidir çünkü rotor, türbinin rüzgâr enerjisini yakalayan elemanıdır. Daha büyük rotor, daha çok enerji tutulması demektir ve bu alanda rotor çapının karesi ile orantılı olarak değişir

17 Rüzgarın sağlayacağı enerji, gücüne ve esme saat sayısına (frekansına) bağlıdır. Rüzgardaki Mümkün Güç Miktarı Cp = maksimum güç katsayısı, arasında değişir, boyutsuzdur (teorik olarak maksimum = 0.59)

18 Rüzgarın sağlayacağı enerji, gücüne ve esme saat sayısına (frekansına) bağlıdır. Rüzgardaki Mümkün Güç Miktarı Cp = maksimum güç katsayısı, arasında değişir, boyutsuzdur (teorik olarak maksimum = 0.59)

19 .Rüzgardaki Türbinleri

20 .Rüzgardaki Türbinleri

21 .Rüzgardaki Türbinleri Kule yüksekliğin etkisi güce etkisi Rüzgar Türbinlerinin anma güç değeri tek başına ifade etmez, bu değer hangi rüzgar hızlarında ve hangi yükseklikte elde edildi bununda bilnmezi gerekir

22 Hidroelektrik Sistemler HİDRO 450 GÜNEŞ 500 BİOKÜTLE 1.58 JEOTERMAL 16 RÜZGAR

23 Hidroelektrik Sistemler Hidrolik enerji akan suyun kinetik enerjisininden yahut doğal veya yapay bir gölün potansiyel enerjisinden yararlanarak çalışır. Hareket eden su önce bir türbini döndürür ve türbinin bağlı olduğu alternatör bu dönme hareketiyle alternatif akım üretir

24 Hidroelektrik Sistemler Türbilerin dönüş hızı, suyun debisine ve düşüş yüksekliğine bağlıdır. 1kWh'lik elektrik enerjisi elde etmek için 450 metre yükseklikten düşen bir metreküp suyun türbinlerden geçmesi gerekmektedir. Düşüş şekillerine göre dört tip hidroelektrik santraldan söz etmek mümkündür Yüksekten Düşüşlü Santrallar Dağlık bölgelerde kurulan santrallardır. Suyun depolandığı yer ve elektrik santralı genellikle birbirinde uzaktır. Suyun düşüş yüksekliği m civarındadır. Orta Düşüşlü Santrallar Kurulduğu alanlar orta yükseklikteki dağlarda bulunan akarsu yataklarıdır. Çok fazla su depolayamazlar. Suyun düşüş yüksekliği m civarındadır. Alçak Düşüşlü Santrallar Çağlayan altlarında kurulan küçük çaplı santrallardır. Mikro Santrallar Değirmen kanallarından akıtılan sularla çalışan santrallardır

25 Hidroelektrik Sistemler Türbinler Akarsu enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren parçalardır. Hareket eden su türbinlere çarpar ve türbin dairesel olarak odak noktası ekseninde dönmeye başlar. Çarpmalı Türbinler: Yüksek düşmeli santrallarda kullanılır. Su bir kanaldan geçirilerek hızlandırılır ve türbinin kanatlarına püskürtülür. Bu türbinlere örnek olarak Pelton Türbini gösterilebilir Tepkili türbinler: Alçak ve orta düşüşlü santrallarda kullanılan türbinlerdir. Türbine gelen suyun akış hızı düşüktür. Fakat türbin kanatlarının şekli çarkın merkezine doğru suyun hızlanmasını sağlar. Bu türbinlere örnek olarak Kaplan Türbini ve Francis Türbinisayılabilir

26 Hidroelektrik Sistemler Türbinler Pelton Türbini:150 m brüt düşünün üzerinde kullanılır. En yüksek verim, rotor kaplarının hızı, su jetinin hızının yarısı kadar olduğunda elde edilir.bu durumda, türbinden geçen suyun kaybettiği potansiyel enerjinin %90 dan fazlası mekanik işe dönüştürülebilir

27 Hidroelektrik Sistemler Türbinler Francis tipi türbinler 600 m düşüye kadar çalışırlar. Ve 500 MW a kadar güç elde edilebilmektedir. Bu türbin tipinin Pelton türbinine göre avantajı, daha küçük boyutlarda imal edilerek, daha yüksek dönme sayılarında çalıştırmak mümkündür

28 Hidroelektrik Sistemler Türbinler Kaplan tipi türbinler yüksek debilerde ve buna karşılık düşük düşülerde çalışırlar. Bu tip türbinlerin verimli olabildiği ortalama düşü değerleri 80 m nin altındadır

29 Hidroelektrik Sistemler Türbinler