Rüzgar Türbini Nedir? Çeşitleri Nelerdir?
Sıcak havayla soğuk havanın yer değiştirmesi sonucu ortaya çıkan enerjiye rüzgar enerjisi adı verilir. Yeryüzündeki fiziki farklılıklarla birlikte güneşin atmosferi farklı ısıtmasından da rüzgar enerjisi oluşur. Kısaca atmosferdeki basınç farklılıklarından meydana gelen rüzgar enerjisi, güneş enerjisinin farklı bir türüdür. Rüzgar enerjisinden elektrik üretme işlemi, rüzgarın kinetik enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesiyle yapılır.
Rüzgar enerjisi elde etmek için rüzgar gücünün optimum seviyede olduğu bölgelere rüzgar türbini kurulur. Optimum rüzgar seviyesinden kasıt, rüzgarın yerden 10 – 50 metre yükseklikte, saatte en az 4m hızla esmesidir. 2 çeşit rüzgar türbini bulunur. Bunlardan ilki yatay eksenli rüzgar tribünleri, ikincisi ise dikey eksenli rüzgar türbinleridir. Dünya genelinde en çok kullanılan rüzgar türbini çeşidi ise yatay eksenli rüzgar türbinidir.
Rüzgar Türbinini Oluşturan Parçalar
Rüzgar türbini, pervane, kule, jeneratör ve elektronik aksamlar olmak üzere 4 ana parçada oluşur. Rüzgar türbinini oluşturan tüm kısımlar ise şu şekildedir;
Rotor: Rüzgar pervaneleriyle dişli kutusunun yer aldığı bölümdür.
Pervane: Rotor miline bağlı olarak rüzgarın kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bölümdür. Genellikle polyester ya da fiber-glass gibi hafif ama dayanıklı malzemelerden yapılır.
Dişli Kutusu: Rüzgar enerjisi vasıtasıyla dönme hızını arttıran bölümdür. Dişli kutusu, rüzgarın döndürme hızını arttırarak jeneratörün ihtiyacı olan hıza ulaştırır.
Anemometre: Rüzgar hızını ölçen cihazdır. Rüzgarın hızı, rüzgar enerjisi sisteminin elektrik aksamına gönderilerek olası problemlerin önüne geçilir.
Rüzgar Vanası: Rüzgarın yönünü belirler. Bu sayede, sapma motoru aracılığıyla türbinin yönü, rüzgarın yönüne göre şekillendirilir.
Jeneratör: Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bölümdür. Rüzgar türbinlerinde üç çeşit jeneratör kullanılır. Bunlar; doğru akım şönt, senkron ve indüksiyondur.
Fren: Acil durumlarda rotoru durduran cihazdır. Rüzgar türbinlerinde üç çeşit fren bulunur. Bunlar; mekanik, hidrolik ve elektrikseldir.
Yönetici: Rüzgar türbinlerini, rüzgarın yönüne doğru çeviren bölümdür.
Transformatör: Jeneratörde üretilen elektrik enerjisini şebekeye aktarmak için uygun boltaj seviyesini ayarlayan bölümdür.
Kule: Rüzgar türbinini taşıyan bölümdür. Genellikle silindirik formda üretilir. Bunun sebebi ise teknik personelin, türbine güvenli bir biçimde ulaşmasını sağlamaktır. Kafes şeklinde kuleler de vardır fakat, güvenlik sebebiyle çok fazla tercih edilmez.
Şebeke Bağlantı Sistemleri: Rüzgar santrallerinde, rüzgar enerjisiyle üretilen elektrik enerjisini şebekeye aktaran sisteme denir.
Rüzgar Türbini Çeşitleri
Rüzgar türbinleri 4 farklı özellik baz alınarak sınıflandırılır. Bunlar; kontrol sistemleri, dönme ekseni, kurulu güç miktarı ve jeneratör tipidir. Aslında iki ana rüzgar türbini çeşidi bulunsa da rüzgar türbinleri toplamda 5 çeşittir. Bunlar;
Mikro Rüzgar Türbinleri: Sabit mıknatıslı jeneratörlerin kullanıldığı mikro rüzgar türbinleri, akü şark etmek amacıyla kullanılır. Elektriksiz evler ve küçük gemilerde kullanılan bu tip türbinler en fazla 3 kW enerji üretir.
Küçük Rüzgar Türbinleri: Sabit mıknatıslı jeneratörler aracılığıyla elektrik üreten küçük rüzgar türbinleri en fazla 30 kW enerji üretir.
Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri: Rotoru yatay eksende çalışan bu tip rüzgar türbinlerinden maksimum enerji elde etmek adına rotorların rüzgarın akış yönünde bulunması gerekir. Bunun için de rotorun, kule üzerinde dönmesi hedeflenir. Rüzgar yönüne, öne rüzgar ve arkaya rüzgar olmak kaydıyla iki şekilde dönme hareketi yapılır. Rüzgarın ön taraftan alındığı durumlarda rotorun arkasına kılavuz kanat yerleştirilir. Rüzgarın arka taraftan alındığı durumlarda ise kanatlar konik formda yapılır. Bu sayede türbin, sürekli rüzgar yönüne dönerek maksimum verim alınır. Genellik büyük ölçekli rüzgar santrallerinde kullanılan yatay eksenli rüzgar türbinleri, genellikle 3 kanatlı olur. Rotor, jeneratör, fren sistemleri ve dişliler, kule üzerinde bulunan yatay şafta bağlanır.
Dikey Eksenli Rüzgar Türbinleri: Bu tip rüzgar türbinlerinin dönme yönü, rüzgar yönüne dik gelecek şekilde ayarlanmıştır. Üstelik pervaneleri de dikey konumdadır. Dikey eksenli rüzgar türbinleri rüzgarın yön değiştirmesinden etkilenmediği için yönlendirici parçalara ihtiyaç duymaz. Ayrıca, elektronik ve elektro-mekanik parçaları yerde bulunduğu için bakımı son derece kolay ve maliyetsizdir.
Eğik Eksenli Rüzgar Türbinleri: Dönme eksenleri rüzgara göre belirli bir açıya yerleştirilen türbinlere eğik eksenli rüzgar türbinleri denir. Pervanelerle dönme ekseni arasında belirli bir açı bulunur. Kullanım alanı oldukça azdır.
Rüzgar Enerjisi Kullanım Alanları
Rüzgar enerjisinin kullanım alanları oldukça fazladır. Son yıllarda rüzgar enerjisinden elektrik üretme işlemi giderek artmıştır. Bunun nedeni ise rüzgar enerjisinin güneş enerjisine nazaran çok daha verimli olmasıdır. Fakat, rüzgar enerjisinden elektrik üretmek, güneş enerjisinden elektrik üretmeye göre daha pahalıdır ve rüzgar türbinlerinin bakımı daha zordur. Rüzgar enerjisi;
– Yel değirmenlerinin milini döndürmede,
– Yelkenli gemilerin yüzdürülmesinde,
– Su pompalama sistemlerinde,
– Üretilen elektrikle aydınlatma sistemlerinde,
– Denizde seyir halinde olan gemiler için elektrik üretmede,
– Rüzgar santralleri aracılığıyla elektrik üretilmesinde,
– Değirmenlerde tahıl üretilmesinde,
– Temiz ve içilebilir su elde edilmesinde kullanılır.
Rüzgar Enerjisi Santrali Maliyeti
Rüzgar Türbini Fiyatları: Rüzgar türbini fiyatları, jeneratör gücü arttıkça artar. Jeneratör gücünün değişmesi, rotor çapıyla kule yüksekliğinin değişmesi demektir. Tek türbinden ya da az sayıda türbinden meydana gelen rüzgar türbinlerinin maliyeti, çok sayıda türbinden meydana gelen rüzgar türbinlerine oranla daha yüksektir. Ortalama bir rüzgar türbinin ömrü 25 yıldır. 25 yılını tamamlamış türbinlerde verim oldukça düştüğü için kullanımı uygun değildir.
Rüzgar Türbini Kurulum Maliyeti: Rüzgar türbinin kurulum maliyetinde; betonarme temel, yol yapımı, transformatör, iletişim bağlantıları, kablo maliyetleri ve transformatörden iletim vardır. Rüzgar türbinlerinin bir demet oluşturmak, tek bir rüzgar türbini kurmaya oranla daha verimli olduğu gibi daha az maliyetlidir.
İşletme ve Bakım Masrafı: Rüzgar türbinlerinin ömrü 25 yıldır. Daha spesifik olmak gerekirse 130 bin saat işletme süreleri vardır. Rüzgar türbinin gerçek ömrü ise bölgedeki hava şartlarıyla türbinin kalitesine bağlıdır.
