RÜZGAR ENERJİSİ VE RÜZGAR TÜRBİNLERİ Mustafa Ersin KELSOY Melih A5lla SOYSAL
Yenilenebilir Enerji Kaynağı
RÜZGAR ENERJİSİ NEDİR? Rüzgar enerjisi; doğal, yenilenebilir, temiz ve sonsuz bir güç olup kaynağı güneş5r. Güneşin dünyaya gönderdiği enerjinin %1-2 gibi küçük bir miktarı rüzgar 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 değiş5rmelerine rüzgar adı verilmektedir.
RÜZGAR ENERJİSİ KULLANIMININ TARİHÇESİ An5k çağdan bu yana insanlar rüzgar enerjisi kullanmaktadır. M.Ö 1700 yıllarında Babil Kralı Hammurabi Mezopotamya yı sulamak için rüzgar enerjisini kullanmışbr. Yüzyıllar boyunca yeldeğirmenleri rüzgar gücünü kullanan mekanik uygulamalar olmuştur. Yeldeğirmenleri günümüzde de sulama ve pompalamada kullanılmaktadır. Rüzgar gücünü kullanarak elektrik üretme teknolojisi yeni bir teknolojidir ve mekanik,elektrik-elektronik, aerodinamik ve kontrol alanlarında gelişmeye devam etmektedir.
RÜZGAR TÜRBİNLERİNİN TARİHÇESİ Rüzgardan elektrik üretmek amacıyla kullanılan rüzgar türbinleri gelişen teknolojiyle beraber çeşitli değişiklikler geçirmişlerdir. 1960'larda Almanya'da Profesör Ulrich Huger'in tasarladığı rüzgar türbinleri iki kanatlıydı ve fiberglas ve plas5k maddelerden yapılmışb. 1980'lede farklı türbin şekilleri ortaya çıkmışbr. Düşey eksenli ve yatay eksenli türbinlerin çeşitli modelleri üre5lmiş5r. Bu tarihlerde türbinlerdeki kanat sayısı 3'e yükselmiş5r.
RÜZGAR TÜRBİNİ NEDİR? Rüzgar türbinleri, rüzgardaki hareket enerjisini önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Enerji, rüzgar hızının küpü ile oranblıdır. E= ½ *g *S*V³ g: Hava yoğunluğu S: Süpürme alanı V: Rüzgar hızı E: Enerji
RÜZGAR TÜRBİNİ ÇEŞİTLERİ Rüzgar türbinleri dönme eksenine göre üç gruba ayrılırlar: 1)Yatay eksenli rüzgar türbinleri ; Tek Kanatlı Rüzgar Türbinleri İki Kanatlı Rüzgar Türbinleri Üç Kanatlı Rüzgar Türbinleri Çok Kanatlı Rüzgar Türbinleri
RÜZGAR TÜRBİNİ ÇEŞİTLERİ 2)Dikey eksenli rüzgar türbinleri; Savonious Rüzgar Türbinleri Darrieus Rüzgar Türbinleri H-Darrieus Rüzgar Türbinleri 3)Eğik eksenli rüzgar türbinleri
YATAY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİ
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİ
RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA PRENSİBİ Bir rüzgâr türbini genel olarak kule, jeneratör,hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar ve pervaneden oluşur. Rüzgârın kine5k enerjisi rotorda mekanik enerjiye çevrilir. Rotor milinin devir hareke5 hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır. Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi aküler vasıtasıyla depolanarak veya doğrudan alıcılara ulaşbrılır.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA PRENSİBİ Türbin mili düşeydir ve rüzgârın geliş yönüne dik5r. Daha çok deney amaçlı üre5lmiş5r. Ticari kullanımı çok azdır. Jeneratör ve dişli kutusu yere yerleş5rildiği için, türbini kule üzerine yerleş5rmek gerekmez, böylece kule masrau olmaz. Türbini rüzgâr yönüne çevirmeye, dolayısıyla dümen sistemine ih5yaç yoktur. Türbin mili hariç diğer parçaların bakım ve onarımı kolaydır. Elde edilen güç toprak seviyesinde çıkbğından, nakledilmesi daha kolaydır.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA PRENSİBİ Dikey eksenli rüzgar türbinlerinin 5cari amaçla az kullanılmasının nedenleri : Yere yakın oldukları için alt noktalardaki rüzgâr hızları düşüktür. Verimi düşüktür. Çalışmaya başlaması için bir motor taraundan ilk hareke5n verilmesi gerekir, bu yüzden ilk hareket motoruna ih5yacı vardır. Ayakta durabilmesi için tellerle yere sabitlenmesi gerekir, bu da pek pra5k değildir. Türbin mili yataklarının değişmesi gerek5ğinde, makinenin tamamının yere yabrılması gerekir.
YATAY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA PRENSİBİ Rotor Blades (Pervane kanatları): Rüzgar enerjisini dönme hareke5ne çevirmeye yarar. ShaA (ŞaA) : Dönme hareke5ni üreteçe ile5r. Gear Box (Dişli Kutusu): Pervaneyle şavın aralarındaki hızı arwrıp, üretece daha hızlı bir hareket ile5lmesine yardımcı olur. Generator (Üreteç) : Dönme hareke5nden elektrik enerjisi üreten bölüm. Breaks (Frenler) : Aşırı yüklenme ve bir sorun olduğunda pervaneyi durdurmaya yarar. Tower (Kule) : Pervane ve motor bölümününü yerden güvenli bir yükseklikte çalışmasını sağlar. Electrical Equipment (Elektrik Donanımı): Üre5len elektrik enerjisini ilgili merkezlere ile5lmesini sağlar.
DÜNYADA RÜZGAR ENERJİSİ KULLANIMI
DÜNYADA RÜZGAR ENERJİSİ KULLANIMI 2012 yılı i5bariyle ; Almanya : 30016 MW İspanya : 22087 MW İtalya : 7280 MW Fransa : 7182 MW İngiltere : 6480 MW Portekiz : 4398 MW Türkiye : 2261 MW kurulu güce ulaşb. Energyworld dergisinden alınrdır.
ZONGULDAK TA RÜZGAR ENERJİ İl: Zonguldak, Düzce SANTRAL KURULUMU İlçe: Alaplı, Devrek, Yığılca Enerji Kaynağı: Rüzgar Ünite Sayısı: 40 Ünite Kurulu Güçleri: 3000 kw Tesis Toplam Kurulu Gücü: 120 MW Öngörülen Ortalama Yıllık Üre[m Miktarı: 431 Milyon kwh/yıl Tesisin Tamamlanma Tarihi: 06/09/2015
Türkiye nin Enerji Üre5minde Rüzgar Enerjisinin Payı
Türkiye de Rüzgar Enerjisinin Durumu Türkiye nin en iyi rüzgâr kaynağı alanları kıyı şeritleri, yüksek bayırlar ve dağların tepesinde ya da açık alanların yakınında bulunmaktadır. Açık alan yakınlarındaki en şiddetli yıllık ortalama rüzgâr hızları Türkiye nin bab kıyıları boyunca, Marmara Denizi çevresinde ve Antakya yakınında küçük bir bölgede meydana gelmektedir. 7 m/s den büyük rüzgâr hızları göz önüne alınarak Türkiye rüzgâr enerjisi potansiyeli 47.849 MW olarak belirlenmiş5r. Yap İşlet Devret modeliyle yapılan ilk küçük santraller 1995 yılında yapılmaya başlanmışbr. Çeşme de kurulan rüzgar enerjisi santrali Türkiye nin ilk rüzgar enerjisinden elektrik üreten santralidir. Türkiye nin bugünkü teknik koşullarda rüzgar enerjisi teknik potansiyeli 88000 MW, ekonomik potansiyelinin ise 10000 MW civarında olduğu tahmin edilmektedir.
Türkiye Rüzgar Enerjisinin Geleceği 2020 yılında şu anki elektrik enerjisi tüke5minin iki kabna çıkması durumunda bile dünyanın tüketeceği elektrik enerjisinin %12 sinin rüzgardan karşılanabileceği şeklinde ileriye dönük çalışmalar mevcugur. Türkiye de 2004 yılı verilerine göre 20.6MW olan ve tahmin edilen ekonomik potansiyelinin sadece %0.21 ine karşılık gelen kurulu rüzgar gücü, lisans almış projeler bi5rlidiğinde %14.28 e ulaşacak ve bugünkü toplam elektrik üre5minin %3.3 ü rüzgardan sağlanabilecek5r. Bu kapsamda bizimde 2020 yılı için hedeflenen %12 lik pay içinde yerimizi almamız kaçınılmazdır.
Ülkemizde Rüzgar Hızları
Rüzgar Enerji Santralleri Kurulum Çalışmaları
Lisanssız Elektrik Üre5mi Günümüzde elektrik tüke5cisi olarak aboneliği bulunan bir kişi 30/03/2013 Tarihli 28603 Sayılı Resmi Gazete de yayımlanan 6446 sayılı Elektrik Piyasası Kanunu nun 14. Maddesi ne göre kurulu gücü azami 1 MW a kadar olan yenilenebilir enerji kaynağına dayalı üre5m tesisi kurarken lisans alma ve şirket kurma zorunluluklarından muaf kılınmışbr. Buna ek olarak Bakanlar Kurulu kararıyla, bir sonraki arbşla birlikte bu sınırın 2.5 MW a kadar çıkarblması için kanun değişikliğine gerek duyulmayacağı belirlenmiş5r.
Rüzgar Türbini Kurulum Fiyab
Tübitak Onaylı Türk Malı Rüzgar Türbini Fiyatları 400 W : 1 800 TL 500 W : 2 200 TL (Yatay Eksenli) 500 W : 3 500 TL (Dikey Eksenli) 1000 W: 4 000 TL 2000 W: 5 500 TL 1.2 kw : 9 200 TL + 1000 (Akıllı Kontrol Sistemli) 2 kw : 14 950 TL + 1000 (Akıllı Kontrol Sistemli) 3 kw : 19 550 TL + 1000 (Akıllı Kontrol Sistemli) 5 kw : 28 750 TL + 1000 (Akıllı Kontrol Sistemli) 10 kw : 43 700 TL + 1000 (Akıllı Kontrol Sistemli) 20 kw : 80 500 TL + 1000 (Akıllı Kontrol Sistemli) 1000 luk maliyetler kurulum fiyatlarıdır.
Bir Rüzgar Türbini İlk Yabrım Maliye5ni Ne Kadar Sürede Karşılar? 20 kw lık rüzgar türbini için; Kurulum Dahil İlk Yabrım Maliye5 = 82 850 TL Üre5me Başlama Hızı: 3.8 m/s Op5mum Güç Çıkışı: 20 000 W (12.5 m/s) Saatlik Üre5m = 20 kwh Günlük Üre5m = 20 kwh*24 = 480 kwh/gün Yıllık Üre5m = 480 kwh*365 = 175 200 kwh/yıl
Ancak gerek türbinin üre5me girme ve üre5mden çıkma anında ki rüzgar hızları gerekse de kullanılan türbin çeşidi ve kurulum yapılacak bölgenin rüzgar rejimi tesiste bir kapasite faktörü (CF) meydana ge5rmektedir. Tahmin edileceği gibi bu kapasite faktörü, türbinin op5mum üre5m miktarına göre yıllık enerji üre5m miktarının daha düşük seviyelerde çıkmasına neden olacakbr. Bu durumda örneğin CF = %35 lik bir kapasite faktörüyle; Gerçek Yıllık Üre5m: 175 200 kwh/yıl*(%35) = 61 320 kwh/yıl olacakbr.
29/12/2010 Tarihli 6094 Sayılı Kanun Hükmü ne göre: Rüzgar enerjisine dayalı üre5m tesisleri için elektrik birim fiyab 7.3 $cent/kwh olarak belirlenmiş5r ve yaklaşık olarak 13.14 krş/kwh a karşılık gelmektedir. Bu Koşullarda; Yıllık Gelir = 61 320 kwh/yıl*13.14 krş/kwh = 8 057 TL/yıl %35 kapasite faktörüne sahip santralde ki bir türbinin ilk yabrım maliye5ni karşılama süresi: 82 850 TL / (8 057 TL/yıl) = 10.3 yıl olarak hesaplanabilir. *Kapasite faktörünün değeri arwkça bu sürenin daha da kısalacağına dikkat edilerek verimlilik en yüksek seviyede tutulmalıdır.
İlk yabrım maliyetlerine ek olarak; Rüzgar türbinlerinin yıllık bakım-onarım masrafları ilk yabrım maliye5nin %1.5 - % 2 si kadardır ve bir türbinin ekonomik ömrü 20 yıldır. Eğer yalnızca kendi konutunuzun elektrik ih5yacını karşılayacak bir rüzgar türbini edinmeyi düşünüyorsanız, 01/04/2013 tarihinden i5baren geçerli olan, meskenler için elektrik birim fiyatlarını (Gündüz: 28.39 krş/kwh, Gece: 15.67 krş/kwh) kullanarak ve daha önce belir5len örnek hesaplamadan yardım alarak enerji giderlerinizi hesaplayıp sizin için kârlı bir yabrım olup olmadığını öğrenebilirsiniz.
Rüzgar Enerjisi nin Avantajları Temiz. Yenilenebilir. Enerji güvenliği sağlar. Hava kirliliği sorununu azalbr. İklim değişikliği sorununa çözüm sağlar. Yakıt maliyetleri yoktur. Yakıt ithalini önler. İthalat bağımlılığı yoktur. Çabuk kurulur. Rüzgar türbinleri, patlama yapmaz ve radyasyon yaymazlar. RES lerin kurulduğu alanlarda tarım ve hayvancılık yapılabilir.
Rüzgar Enerjisinin Dezavantajları Rüzgar türbinlerinin verimleri düşüktür. İlk yabrım maliyetleri diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre daha yüksek5r. Sürekli değişen rüzgar hızları elektrik üre5m miktarında düzensizliklere sebep olur. Radyo ve Tv alıcalarında parazitlenmeye sebep olur bundan dolayı şehre yakın yerlerde kurulması uygun değildir. Rüzgar potansiyeli yüksek olan yerler genellikle şebeke hatlarına uzak olduğu için enerji nakil hatları oluşturulmasında yüksek maliyetlere sebep olur. Rotor çapı büyük olan rüzgar türbinleri göçmen kuşların göç yollarını değiş5rmesine neden olur.
ONLARIN GELECEĞİNİ KİRLETMEYE HAKKIMIZ YOK!!!