Dev Rüzgar Türbinleri

Dev Rüzgar Türbinleri

Rüzgar türbini nedir, rüzgar türbini nasıl çalışır, dünyada rüzgar türbinleri  konulu yazımızda yenilenebilir yeşil ve sınırsız kaynaklı elektrik enerjisinin elde edilmesinde kullanılan rüzgar türbinleri hakkına biraz bilgi vermek istedik. Bu işin başını Almanya ve Avrupa nın bazı ülkeleri götürüyor. Petrol yakıtlarına bağımlı kalmak istemeyen ve ileriyi gören gelişmiş ülkeler, yeşil enerji alanına yoğunlaşıyorlar. Hem de hiç vakit kaybetmeden devasa fabrikalarla hem istihdam sağlıyorlar hem de doğanın cömertliğinden sonuna kadar istifade ediyorlar.  Mesela bu ülkeler arasında Almanya da ve Danimarka da  üretilen Rüzgar türbinlerinin en güçlüsü 200 metre yüksekliğinde 20 bin evin elektrik ihtiyacını karşılayacak kadar elektrik üretiyor. Türbin dünyanın en büyük motorlarından birine sahip.  Türbinler üzerine oturdukları betonarme kaideler sayesinde gün geçtikçe daha yükseklere uzanıyorlar. Bu boyutlara ulaşmasında hiçbir şey rastlantısal değil yükseklere çıktıkça Rüzgar daha aralıksız ve daha güçlü esiyor. Araştırmalar yukarı doğru yükseldikçe her metrede yüzde bir oranında daha fazla enerji üretildiğini kanıtlamış durumda… Rüzgar yüksekte daha aralıksız ve güçlü esiyor. Kulelerin boyu sayesinde bu tip türbinler bu yüksekliklere ulaşabiliyorlar. Fukuşima nükleer faciasından sonra türbin enerjisini olan talepte patlama yaşanıyor. Aero jeneratörler şimdiden Almanya’nın elektrik enerjisinin yüzde onunu dünya elektriğinin yüzde üçünü  üretiyor. Rüzgar türbinlerine ilgi her geçen gün artıyor. Rüzgar türbini üreticileri Taleplere yetişmekte zorlanıyor fukuşima faciası sonrasında haftada 2-3 sipariş alan şirketler, facia sonrasında günde 10 kanat siparişi alıyorlar  ama rüzgar türbinleri düzensiz bir enerji kaynağıdırlar dünyanın en büyük rüzgar türbinlerinin bile enerji üretemediği günler oluyor bazı günler gereğinden fazla enerji üretiyorlar. Acaba bir gün enerjinin en önemli unsuru haline gelecek sabit bir elektrik sağlayıcı  üretilebilecek mi? Bu şimdilik imkansız görünüyor. Enerji Üretim potansiyeli gibi birçok farklı etkene bağlıdır Ama en çok mevsimlik günlük ve aylık değişimleri göz önünde bulundurmak gerekiyor. Almanya’da Güneş ve türbin enerjisi birbirini tamamlıyor kış aylarında rüzgar kanatları kullanılıyor yaz aylarında ise güneş PV sistemleri kullanılıyor. Alman mühendisler, en önemli etabın bunlar arasında iyi bir denge oluşturması olduğunu savunuyorlar. Bir başka potansiyel Sorunsa ara jeneratörlerin boyutları oluyor 200 metre yüksekliğinde türbinler dikmek her zaman mümkün olmadığı gibi her bölgenin enerji ihtiyacı da aynı değil o yüzden bazı firmalar küçük türbinlerin üretiminde uzmanlaşmış bu türbinler çiftliklere kurulacak kadar küçüktür. Alçak noktalarda Rüzgar dakikalar İçinde hatta anlık olarak yön değiştirir klasik pervanelere sahip bu türbinlerinde dönüş yönünü kolayca değiştirmeleri gerekir. Fakat Alman mühendisler buna da çare bulmuşlar,onların ürettiği türbinler rüzgar nereden gelirse gelsin kolayca yakalar ve aralıksız çalışırlar. Bilgisayarda yapılan hesaplar bu teoriyi doğruluyor Geriye bir tek Pervane kanatlarının  şeklini doğru tasarlamak kalıyor. Tasarım sonrasında Münih Teknik Üniversitesi Profesör Christian kanadı kontrol ediyor. Münih Teknik Üniversitesi’nde Profesör Christian M.türbinin kanadını kontrol edecek farklı elementlerin arasındaki yapışkanın dayanıklılığını test etmek için ışıklı bir pano kamera ve bilgisayar kullanıyor. Kanadı kesmek zorunda kalmadan ışıklı radyatörün prensibi ile  bir parçayı elektromanyetik dalgalar göndererek ısıtıyor burada dalgalar değişik bileşenleri ulaştığında her bileşene göre farklı bir şekilde yansıyorlar. Örneğin yapıştırılmış yerde bir hata ile karşılaştığında bu yansıma etrafındaki malzemeden daha farklı oluyor radyatör ve farklı periyotlarla kanadı ısıtmaya başlıyor homojen bir şekilde bilgisayarda geri yansıyan ışığın görülmesi gerekiyor. Kızılötesi kamera sayesinde Kanada dokunmaya bile gerek kalmadan içini görmek ve ne olduğunu anlamak mümkün yapışkanın gözeneklerini burada görebiliyorlar. Güçlü dinamik yüklemeler pürüzlü yüzeylerde ki yapışkan da daha önemli açılmaları neden olabilir başka bir deyişle yapışkan atabiliyor ve hiç tutmayabiliyor. Testlerden alınan sonuçlar sayesinde Mühendisler parçaları daha iyi birleştirip kanadı kusursuz bir hale getirebiliyorlar.

 

 

“Bir rüzgâr enerji dönüşüm sisteminin temel safhaları[2]

Türbin rotoru aerodinamik (hareket eden katı cisimlerin rüzgâr ile etkileşimi) olarak tasarlanmış kanatları yardımı ile rüzgâr dalga enerjisinin bir kısmını yakalayarak mekanik enerjiye çevirir. Düşük hızlı bu mekanik enerji dişli kutusu yardımı ile yüksek jeneratör hızı seviyesine çıkarılır. Eğer jeneratör yüksek kutup sayısına sahip ise dişli kutusuna ihtiyaç duyulmayabilir. Yüksek dönüş hızına sahip mekanik enerjiye çevrilmiş bu enerji ise jeneratör aracılığı ile elektrik enerjine dönüştürülür. Daha sonra transformatör ve iletim hatları aracılığı ile yerel elektrik şebekesine elektrik sayacı ve kesici üzerinden bağlanır. Tercih edilen rüzgâr enerji sistemi yapısına bağlı olarak transformatörden önce güç elektroniği üniteleri ile elektrik enerjisi farklı formlarda dönüştürülebilir. Rüzgâr türbinleri mekaniksel olarak elektrik jeneratörüne bağlı iki veya daha fazla kanatlarına bağlı olan rotorları yardımıyla rüzgârın kinetik enerjisini yakalar. Bu türbin bir veya yüksek bir kule üzerine monte edilerek, yakalayacağı kinetik enerjisi artırılmaya çalışılır. İstenilen güç üretim kapasitesini elde etmek için bir bölgeye birden fazla rüzgâr türbini kurulur. Bu tür yapılara rüzgâr çiftliği denir. Yatay eksenli rüzgâr türbinleri hem rüzgâr yönünde (downwind) hem de rüzgâra karşı (upwind) yönde çalışabilmektedir. Düşey eksenli türbinler ise rüzgârı her yönden kabul eder. Rotor dışındaki tüm bileşenler her iki rüzgâr türbininde de aynıdır. Günümüzde modern türbinlerin çoğu yatay eksen şeklinde tasarlanır. Rüzgâr türbin kanatlarına çarpan ve rotorun dönmesini sağlayan bir hava kütlesi olduğunu bilmekteyiz. Bu durumda türbinin hareketi esen rüzgârın hızı ile ilişkili olarak değişmektedir. Bu durumda “v” hızı ile hareket eden “m” kütlesine sahip havanın bir kinetik enerjisi olacaktır. Bu durumda SI birim sistemine göre bu havanın meydana getirdiği kinetik enerji aşağıdaki şekilde olacaktır

w= 1/2 mv kare

 

Rüzgâr türbinlerindeki kanatlar, rüzgârın kinetik enerjisini dönen mil gücüne çevirerek jeneratörün dönmesini sağlamaktadır ve böylece elektrik gücünün üretilmesini yardımcı olmaktadır. Üretilen elektrik enerjisinin depolanabilmesi için akü şarjı yapan küçük güçlü rüzgâr türbinlerde doğru akım generatorleri kullanırken şebekeye paralel olarak çalışan ve şebekeye enerji veren rüzgâr türbinlerinde ise alternatif akım jeneratörleri (asenkron ve senkron) kullanılmaktadır.

 

power plants

 

Doğru Akım (DA) Makinaları

İç yapıları itibari ile bütün elektrik makineleri alternatif akım makinesidir çünkü iletkenler NS kutupları arasındaki manyetik alan içerisinde alternatif şekle dönmektedir. DA makineleri AA’den DA’a dönüşümü mekanik anahtarlama yoluyla yapar. Buradaki dönüşüm, AA-DA işlemini karbon fırçaların kolektör (yapı olarak araları yalıtılmış bakır dilimlerden oluşan) uzerinde kaydırarak gerçekleştirilir. Buradaki fırçaların sürekli bakım gerektirmeleri, zaman içerisindeki aşınmadan kaynaklanan bozulma ve buna bağlı olarak oluşan elektriksel arklar nedeni ile maliyetin artmasına ve düşük güvenilirliğe sebep olur. Bu olumsuzluklarına rağmen doğru gerilimde hız kontrolü kolay olduğu için geçmişte sıkça kullanılmaktaydı. Klasik DA makineleri doğru akım taşıyan şönt (paralel) veya seri bobin aracılığı ilekendinden uyartımlı olarak manyetik alanı uretmek icin tasarlanır. Günümüzde ise DA makinelerinde manyetik alan, sabit mıknatıs kutupları aracılığı ile elde edilmektedir. Böylece alan akımı ihtiyacı ve komütator ihtiyacı ortadan kalmaktadır. Sabit mıknatıs kutupları rotora yerleştirilmiş olup statora AA akım üreten armatur (endüvi) sargıları yerleştirilmiştir. Daha sonra AA, güc elektroniği elemanları vasıtasıyla DA’ya çevrilir. Bu şekildeki bir makine fırçalara ve komütatöre ihtiyaç duymaz, böylece güvenilirlik arttırılmış olur. Bu şekildeki sabit mıknatıs kutuplu DA makineler ancak küçük boyutlu rüzgâr türbinlerinde kullanılabilir.”

 

 

 

 

 

 

 

 

Kaynak:[2] meb yenilenebilir enerji teknolojileri

 

 

 

 

 

 

 

The following two tabs change content below.

Enerji Mühendisliği

Güncel Teknoloji haberleri, enerji haberleri, bilim ve teknik kişisel bloğu...

Latest posts by Enerji Mühendisliği (see all)

Enerji Mühendisliği

Güncel Teknoloji haberleri, enerji haberleri, bilim ve teknik kişisel bloğu...

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.