TTMD cak Rüzgâr Enerjisi ve Gaziantep Koşullarında (500 kw ltı) Evsel İhtiyaçları Giderecek Rüzgâr Türbin Tasarıı Wind Energy, wind turbine, wind turbine to eet the household needs, Gaziantep wind 51 Serdar GÜLTUTN ÖZET Bu çalışada genel olarak; rüzgâr türbinine özgü tanılar ve rüzgar enerjisi inceleniş olup rüzgar enerjisinin Türkiye de ve Dünya daki duruu ile ilgili teorik ve istatistiki bilgiler veriliştir. Özelde ise, Gaziantep koşullarında (500 kw altı) evsel ihtiyaçları giderecek rüzgâr türbin tasarıı için gerekli hesaplar yapılarak ortalaa 5 kw lık bir türbin tasarlanıştır. Tasarlanan türbinin sağlayacağı enerji iktarı grafikte belirtiliş ve aliyet hesabı yapılarak geri ödee süresi hesaplanıştır. nahtar Kelieler: Rüzgâr Enerjisi, rüzgâr türbini, evsel ihtiyaçları karşılayacak rüzgâr türbini, Gaziantep rüzgâr BSTRCT In this work in generally, wind characteristics and wind energy has been investigated, theoretical and statistical inforation about situation of wind energy in Turkey and World has been given. In particular, Gaziantep conditions (under 500 kw) wind turbine design necessary to eliinate household needs by executing an average of 5 kw turbine has been designed. Turbine is designed to provide the specified aount of energy and cost by calculating the payback period is calculated in the chart. Evsel İhtiyaçları Giderecek Rüzgâr Türbin Tasarıı Key Words: Wind Energy, wind turbine, wind turbine to eet the household needs, Gaziantep wind
52 TTMD cak Şubat 2013 1. GİRİŞ Rüzgâr enerjisi dünyanın en büyük sorunlarından biri olan çevre kirliliğine yanıt olabilecek alternatif enerji üretii etotları arasında potansiyeli en yüksek olanlardan birisidir. Rüzgâr enerjisi, M.Ö. 5000 li yıllardan bu yana sulaada, denizcilikte, suyun popalanasında, vs. kullanılaktadır. Rüzgâr Enerjisinden elektrik üretii ilk olarak1891 yılında Daniarka da gerçekleşiştir. [1] **,i 'i Â.ih Sı I n TT alternatif akı üreten jeneratör Dünyada şuan rüzgâr enerjisinden elde edilen elektrik konusunda Çin, BD, lanya, İspanya ve Hindistan başı çekektedir. [2] GLBL CUMUL T İVE INSTLLED WIND CPCITY 1996-2011 MW] i11 1996 1997 1998 1999 Z Z001 2002 2003 2004 200S 2006 2007 2006 2009 2010 2011 6, 00 7600 10200 13600 17.400 23,900 31,100 39,*31 47620 59.091 74.052 93.820 12029' 15S.8&4 197637 238.35' EPDK, 21 Teuz 2011 tarihinde kabul edilen Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretiine İlişkin Yönetelik çerçevesinde 500 kw ya kadar olan yenilenebilir enerji santrallerinin kurulası için lisansa gerek oladan yatırı yapanın önünü açan yöneteliği yayıladı. Bu yönetelik
TTMD cak 53 kapsaında, Mikro kojenerasyon veya kurulu gücü azai 500 kw olan yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı üreti tesislerinde üreti faaliyetinde bulunan gerçek veya tüzel kişiler lisans ala ve şirket kura yükülülüğünden uaftır. [3] 1.1. Rüzgâr Enerjisi ve Rüzgâr Türbinleri Güneş kaynaklı olan rüzgâr enerjisi, doğal enerji dönüşüü sonucunda kendisini atosferde hava hareketi ve denizlerde dalga hareketi olarak hissettirektedir. Bu kinetik enerji, rüzgâr enerjisi tesislerinde elektrik enerjisine, su popalaa tesislerinde ekanik enerjiye dönüştürülebilektedir. Rüzgârdan üretilen elektrik enerjisinin türbin göbek (hub) yüksekliğindeki ortalaa rüzgâr hızının bir fonksiyonu olarak sınıflanası aşağıda verilektedir. Buna göre bulunulan yerin ortalaa rüzgâr hızı; 6.5 /s rüzgâr hızı enerji açısından orta düzey, 7.5 /s iyi, 8.5 /s ve yukarısı hızlar çok iyi olarak değerlendirilektedir. [4] 1.2. Modern Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinlerinin na Eleanları Yer konuuna göre, rotoru yatay eksende çalışan yatay eksenli rüzgar türbinleri, daha geleneksel ve daha odern bir kullanıı sunarlar. Modern yatay eksenli kanatlı rüzgar türbinlerini oluşturan ana eleanlar ile ilgili, alt başlıklarda kısa bilgiler verilektedir. (Şekil 4.5.) l\ 1- Kanatlar 2-Rotor 3-çı düzenleyici 4- Fren T L % C İM* 5- Düşük hızlı il 6- Dişli Kutusu 7- Generatör 8- Hız ve yön düzenleyici 9- nooetre 10- Rüzgar yön sensörü 11- Nasel 12- Yüksek hız ili 13- Yönlendire ekanizası 14- Yönlendire otoru 15- Kule Şekil 4.5. Yatay rüzgar türbini kesit görünüü [5] Bir Rüzgâr Türbinin Üretebileceği Teorik Güç Hesabı: P= 1/2q.. V 3. Forülde; P = Rüzgar türbini tarafından üretilen teorik güç (watt) =.D 2 /4 (rotor süpüre alanı) ( 2 ) D = Rotor çapı (etre) V = Rüzgar hızı (/s) = Rüzgar türbin verililiği (ideal şartlarda bu değer %59 alınır ve Betz Liiti olarak adlandırılır.) q= Hava yoğunluğu (1.225 kg/ 3 ) Bir yıllık üretilen enerji iktarı (kwh) ise; Üretilen Enerji = P* t forülünden hesaplanır. Burada; t: Zaan (saat- 8760 olarak alınır)
54 TTMD cak Şubat 2013 2.Gaziantep Koşullarında Evsel İhtiyaçları Giderecek Rüzgâr Türbininin Projelendirilesi Şekil 2.1. Gaziantep ili 50 t. çalışa yapılacak bölgelerin rüzgâr hız dağılıları (REP) Gaziantep koşullarında evsel elektrik ihtiyacını karşılayacak 5 kw rüzgâr türbini için 3 farklı bölgede veri hesaplaaları örnek olarak yapıldı ve 1. Bölge üzerinde çalışa yapıldı. 1.Bölge: RÜZGR KIZ DĞILIMI - 50 etre! Rüzgâr Türbini: 5 kw Rüzgâr ortalaa yıllık hızı: 8 /sn 8 /sn deki üreti değeri: 2 kw / saat Günlük üreti değeri: 48 kw/ gün ylık üreti değeri: 1440 kw / ay Yıllık üreti değeri: 17280 kw / yıl Veri : % 40 (Şekil 6.6) 2.1. Konut İçerisindeki Elektrikli letler ve Güçleri [6] Buzdolabı : 0,64 kw (Günlük Tüketi)x 7gün= 4480 Watt ydınlata : 20 W x 5 h x 6 det= 600 Watt x 7 Gün= 4200 Watt T.V.,Radyo v.b.: 150W x 15h= 1650 Watt x 7 Gün= 15750 Watt Ütü: 200 W x 1h= 2000 Watt { ;iouı I- Çaaşır Makinası: 1100 W x 1,5 h= 1650 Watt x 1 Hafta=1650Watt Bulaşık Makinası: 1100 W x 1,5 h= 1650 Watt x 3 Gün= 4950 Watt Bilgisayar: 200 W x 6h = 1200 Watt x 7 Gün= 8400 Watt Haftalık Güç İhtiyacı: 41430 Watt Konutun rtalaa Günlük Elektrik Enerjisi İhtiyacı: 41430/7= 5,9 kwh i ': II 2.2. Türbin Seçii Yapılan tasarı hesaplaalarında, türbinin 8 /s Rüzgâr Hızı ve 5,4 Rotor Çapında üretebileceği aksiu güç olarak 4825 Watt bulundu. Fakat gerçekte veri oranı daha düşük olup, türbülans, alzee, hava hoojenliğinin bozulası(yağur, kar, dolu) v.b. gibi sayısız faktörde RT üzerinde veri düşürücü etkiler yapabilir.(şekil 2.2.) output?-ı3 r Wiw) CDD 3MQ üüiipkl pû**r S3! 1*'*! IV 2 t t S l 12!4 İt ie 20 22 24 Şekil 2.2. Türbinin Rüzgar Hızlarına Göre Elektrik Üreti Grafiği 2.3. Şebeke Bağlantılı Siste Şebeke bağlantısı sayesinde rüzgâr oladığı zaanlarda elektrik şebekeden çekilebilir ayrıca gereğinden fazla enerji üretildiği zaan ise fazla enerji şebekeye aktarılarak he ülke elektrik üretiine katkı sağlanış olur, he de çekilen enerji faturaya yansıyacak olan iktarın sıfırlanası yani kesintisiz ve ücretsiz enerji elde etek anlalarına gelektedir. (Şekil 2.3.) RÜZGR SnrhÿTiM K> ind *p* -Jrı * TÜRBİNİ BÛLHTI ŞEMSI i* U*MGt *ttş4»b» P\
TTMD cak 55 3. MLİYET 3.1. Rüzgâr Türbini Yaklaşık Maliyet Hesabı Türbin (5 KW): 11000 $ + KDV Direk (8.): 2000 $ + KDV Kurulu+Nakliye: 2500 $ + KDV İnvertör+ Protection Box(Korua Kutusu): 3500 $ + KDV Sayaç (Çift Yönlü) + Pano:750 $ + KDV Diğer Giderler (Kablo, Bağlantı paratları, Saha Beton, vs.): 1200 $ + KDV Dolar Kuru: 1,80 TL (Güncel veri-20 Kası 2012 tarihi itibariyle) Elektrik KWH: 0,378 TL (TEDŞ Verisi) SEÜ(Saatte rtalaa Elektrik Üretii): 2 KW YEÜ (Yıllık rtalaa Elektrik Üretii): 17280 KW YÜ (Yıllık Üreti): 17280 KW * 0,378 TL= ~ 6532 TL Elektrik Üreti (Kası 2012) RTTM (Rüzgâr Türbini Topla Maliyet): 24721 $ x 1,80= ~ 44498 TL (20.11.2012 Tarihli Dolar Kuru) NT: Fiyatlar yaklaşık olarak alınıştır. 3.2. Geri Ödee Süresi RTTM (Rüzgâr Türbini Topla Maliyet): 44498 TL YEÜ (Yıllık Elektrik Üretii): 6532 TL GÖS (Geri Ödee Süresi): 44498/6532= ~ 7 Yıl Elektrik za oranları göz önüne alınarak yaklaşık olarak 7-8 yıl arası aorti eder. Rüzgâr Türbininin ta kapasite çalışası duruunda geri ödee süresi: 5 KW * 24 Saat= 120 KWh/Gün yda; 30 Gün * 120 KWh/Gün= 3600 KWh/y Yılda; 12 y * 3600 KWh/y= 43200 KWh/Yıl Şu anki elektrik KWh fiyatlarına göre: 43200 KWh/Yıl * 0,378= 16329,6 TL RTM (Rüzgâr Türbin Maliyeti): 44498 TL GÖS (Geri Ödee Süresi): 44498/16329= ~ 3Yıl SNUÇ Dünyada sanayideki gelişeler ve artan nüfus karşısında enerji harcaaları hızlı bir şekilde artış ve yıllardır kullanılan fosil kaynaklar tükeneye başlaış ve ayrıca beraberinde büyük çevresel sorunlar da getiriştir. Bunun sonucu olarak yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlana gündee geliştir. Bu çalışada; yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan ve son yıllarda ülkeizde de yaygın olarak kullanılan rüzgâr enerjisi ve Gaziantep koşullarında, konutlarda evsel elektrik ihtiyaçların giderilesiyle ilgili teorik-pratik bilgiler ele alınıştır. Burada öneli olan rüzgâr enerjisi potansiyelinden daha verili yararlanabilektir. EPDK, 21 Teuz 2011 tarihinde kabul edilen Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretiine İlişkin Yönetelik çerçevesinde 500 kw ya kadar olan yenilenebilir enerji santrallerinin kurulası için lisansa gerek oladan yatırı yapanın önünü açan yöneteliği yayıladı. Bu çalışada yukarıdaki yönetelik addesi kapsaında gerekli hesaplar yapılarak evsel elektrik ihtiyacını karşılayacak rüzgâr türbini tasarlanış ve türbinin ta kapasite çalışasıyla yaklaşık olarak 3 yıl gibi bir sürede geri ödee süresinin olduğu görülüştür. KYNKLR [1] Sakarya Üniversitesi, Fen Bilileri Enstitüsü, Rüzgâr Türbinleri İle Enerji Üretii, Yüksek Lisans Tezi, Elektrik Elektronik Müh. Öer Ergür [2] Gwec-Global Wind Energy Councıl-Global Wind Statistics 2011 [3] Elektrik Piyasasında Lisanssız Elektrik Üretiine İlişkin Tebliğ; 21/7/2011 tarihli ve 28001 sayılı Resi Gazete [4] http://www.eie.gov.tr [5] SÜLÜN, Mehet, 2007, Dokuz Eylül Üniversitesi, Rüzgâr Enerjisi Bitire Projesi. [6] Sieens, rçelik, Bosh ürün katalogları ÖZGEÇMİŞ Serdar GÜLTUTN, 1982 yılında Pazarcık ta doğdu. İlk, orta ve lise öğreniini Gaziantep te taaladı. 2007 yılında Dicle Üniversitesi Mühendislik-Miar