LEVTEMS

Özgün içeriklerin adresi…

Rüzgar Türbini Nasıl Çalışır? İç Yapısı Ve Geleceği

Yel değirmenleri çok uzun zamandır rüzgarı birçok yararlı enerjiye dönüştürmektedir. Günümüzde yel değirmeninin çalışma prensibine benzeyen fakat daha gelişmiş rüzgardan elektrik enerjisi üretebilen rüzgar türbini hakkındaki yazımızda bir çok bilgi mevcuttur. İlk önce rüzgar türbinlerinin iç yapılarını inceleyip, daha sonra rüzgar türbinlerinin nasıl çalıştığını inceleyeceğiz. Hadi o zaman etrafımızda sıkça karşılaştığımız turbinleri daha yakından tanıyalım.

Rüzgar Türbini Nedir?

Rüzgar Türbini Ana Parçaları Ve İç Yapısı

Kullanımdaki rüzgâr türbinleri boyut ve tip olarak çok çeşitlilik gösterse de genelde dönme eksenine göre sınıflandırılır. Rüzgâr türbinleri dönme eksenine göre “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (YERT) ve “Dikey Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (DERT) olmak üzere iki sınıfa ayrılır. Etrafımızda gördüğümüz birçok rüzgar türbini Yatay eksenli rüzgar türbinidir. Hadi yatay eksenli rüzgar türbinin yapısını ve ana parçalarını detaylıca inceleyelim.

Rüzgar türbini Nasıl Çalışır? İç yapısı ve parçaları

İlginizi Çekebilir! Güneş Paneli Nasıl Çalışır? Enerjinin En Temiz Halinin Üretimi

Kanatlar : Rüzgar üzerlerine estiğinde kalkar ve dönerek rotorun dönmesine neden olur. Çoğu türbinin iki veya üç kanadı vardır.

Fren Sistemi: Acil durumlarda rotoru mekanik, elektriksel veya hidrolik olarak durdurur. Burada acil durumlardan kasıt, rüzgarın turbinin içindeki elektrik-elektronik aksamlara zarar verecek kadar şiddetli olması durumudur.

Elektronik Kontrol Ünitesi: Makineyi rüzgarın saatte yaklaşık 8 ila 16 mil (mph) estiği hızlarında çalıştırır ve yaklaşık 55 mph hızda estiği durumlarda kapatır. Türbinler, yüksek rüzgarlardan zarar görebileceğinden, yaklaşık 55 mil / saatin üzerindeki rüzgar hızlarında çalışmaz.

Dişli Kutusu:

Rotora bağlı düşük hızlı şaftı yüksek hızlı şafta bağlar. Şaftaların dönme hızını yaklaşık olarak 30-60 rpm’den(dakikada dönme sayısı), 1000-1800 rpm’e yükseltir. Bu yükseltmenin amacı birçok jeneretörün elektrik üretebilmesi için gerekli olan devri sağlayabilmektir.

Dişli kutusu, rüzgar türbininin ağır ve en maliyetli parçasıdır ve bundan dolayı özellikle makine mühendisleri, daha düşük dönüş hızlarında çalışan ve dişli kutularına ihtiyaç duymayan “doğrudan tahrikli” jeneratörleri araştırmaktadır.

Rotor:Kanatların kesiştiği yer ortada bulunur.

Jeneratör: Şehir şebekelerinde kullanılan alternatif akım(AC) üretir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. Her zaman kullanıma hazır indüksiyon jeneratörüdür.

Yüksek Hızlı Şaft: Jeneratöre bağlı olan şaftır.

Düşük Hızlı Şaft: Rotora bağlı olan şaft.

Anemometre: Rüzgar hızını ölçer ve rüzgar hızı verilerini elektronik kontrol ünitesine iletir.

Necalle: Kulenin üstünde, kanatların arkasında bulunur. Dişli kutusu, düşük ve yüksek hızlı şaftlar, jeneratör, kontrolör ve freni bünyesinde bulundurur. Bazı nacalle yüzey alanı bir helikopterin inebileceği kadar büyüktür.

Adım sürücü: Pitch tahrik motorları, rüzgar değiştiğinde bıçakların açısını kontrol eder ve kanatların eğimi olarak adlandırılan maksimum rüzgarı kesmek için bıçakların açısını döndürür.

Kule: Çelik boru , beton veya çelik kafesten yapılabiilir. Türbinin yapısını destekler. Rüzgar hızı yükseklik arttıkça arttığı için, daha uzun kuleler türbinlerin daha fazla enerji yakalamasını ve daha fazla elektrik üretmesini sağlar.

Rüzgar Gülü: Rüzgar yönünü ölçer ve rüzgara göre türbini doğru şekilde yönlendirmek için yaw sürücü ile iletişim kurar.

Yaw Sürücüsü: Rüzgar gülünden gelen sinyal ile türbinin yönünü rüzgardan maksimum enerji elde edecek şekilde yönünü değiştirir.

Rüzgar Türbini Nasıl Çalışır?

Rüzgar türbinlerinin çalışma prensibi

İlginizi Çekebilir! Grafen Nedir? Nobel Fizik Ödülü Aldırtan Keşif

Rüzgar gücü aslında Güneş ile başlar. Rüzgârın esmesi için Güneş, önce üstündeki hava ile birlikte bir kara parçasını ısıtır. Bu sıcak hava, belirli bir hacimdeki sıcak hava aynı hacimdeki soğuk havadan daha hafif olduğu için yükselir. Daha sonra soğuk hava, o sıcak havanın bıraktığı boşluğu doldurmak için içeri girer ve işte: bir rüzgar esintisi.

Genel olarak türbin “bir fanın tersi” olarak da tanımlanabilir. Fan elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirirken(bilgisayarınızın fanını düşünebilirsiniz), türbin rüzgarın kinetik enerjisini önce mekanik enerjiye daha sonra elektrik enerjiye çevirir.

ilk Olarak ;

Bir rüzgar türbininin önündeki devasa rotor kanatları “türbin” parçasıdır. Kanatlar, bir uçaktaki kanat profiline benzer özel bir kavisli şekle sahiptir. Bu şekiller aerodinamik ilkeleri esas alınarak tasarlanır. Rüzgar bir uçağın kanatlarından estiğinde, onları kaldırma veya lift dediğimiz bir kuvvetle yukarı doğru hareket ettirir; bu kuvvet türbinin kanatlarına rüzgar tarafından uygulandığında, uçaktakinin aksine onları döndürür.

Rüzgar kinetik enerjisinin (hareket enerjisi) bir kısmını kaybeder ve türbin de aynı oranda kazanır. İşte bildiğiniz gibi enerjinin korunumu yasası.

Tahmin edebileceğimiz gibi bir türbinin ürettiği enerji miktarı, rotor kanatlarının süpürdüğü alanla doğru orantılıdır. Başka bir deyişle, Rotor kanatları veya bıçakları ne kadar uzunsa, bir rüzgar türbini o kadar fazla enerji üretir. Rüzgar iki kat daha hızlı eserse, bir rüzgar türbini potansiyel olarak sekiz kat daha fazla enerji üretebilir. Bunun nedeni, rüzgardaki enerjinin hızının küpüyle orantılı olmasıdır.

Rüzgar kinetik enerjisinden elde edilen mekanik enerjiden dolayı dönen kanatlar daha sonra rotorun veya türbin üzerindeki konik başlığın ve rotora bağlı olan şaftın dakikada yaklaşık 30 – 60 devirde dönmesine neden olur. Dişli kutusu, bu şaftın jeneratörün elektrik üretilebileceği yaklaşık 1000-1800 rpm hıza ulaşmasını sağlar. Böylece düşük hızlı şaftan alınan devir yükseltilerek yüksek hızlı şafta iletir. Yüksek hızlı şaft jeneretöre mekanik enerjiyi iletir.

Jeneratöre iletilen mekanik enerji jeneratördeki mıklatısları döndürerek, elektromanyetik indiksiyon sayesinde bobin tellerinde voltaj üretilecektir. Üretilen bu voltaj bazen kuledeki akülerde depo edilir bazen ise kulenin tepesinden tabanına inen kablolar aracılığıyla Tabanda yükseltici-transformatöre iletilir. Transformatörler ile voltaj 50 kat yükseltilerek günlük ihtiyaçlarımızı karşılayan, cadde lambalarına, hastanelere diğer kamu kuruluşlarına elektrik enerjisi sağlanır.

Rüzgardan Elde Edilen Gücü Hesaplayabilir Miyiz?

Rüzgâr gücü mümkün rüzgâr enerjisinin bir ölçümüdür. Rüzgâr gücü, rüzgâr hızının kübünün bir fonksiyonudur. Eğer rüzgâr hızı iki misline çıkarsa rüzgârdaki enerji sekiz faktörü ile artar. Bunun anlamı şudur; rüzgâr hızındaki küçük değişiklikler rüzgâr enerjisinde büyük değişikliklere neden olurlar.

Peki rüzgar türbinleri nerelere kurulur, neresi uygundur? Aklınızdan bu soruyu kendinizi sormuşsunuzdur. Yer seçimi veya ölçüm hataları ile yapılabilecek küçük rüzgâr hızı hataları bir rüzgâr türbini yatırımında büyük hatalara neden olabilmektedir. Bu nedenle, rüzgâr türbini satın almadan önce, doğru ve sürekli bir rüzgâr çalışması yapılmalıdır. Ekonomik olarak uygulanabilir olması için, bir rüzgâr türbini kurulacak yerde yıllık ortalama en az 5.4 m/s (12 mph) rüzgâr hızı olmalıdır.

Rüzgârdaki Mümkün Güç Miktarı

W = 0.5 r A v3  burada W: güç/enerji   r: hava yoğunluğu  A: kanat alanı v: rüzgâr hızı

Tipik ortalama hava sıcaklığı (59 °F) deniz seviyesine indirgenerek hava yoğunluğu için bir standart değer kullanılabilir. Bu durumda güç eşitliği basit olarak aşağıdaki hale gelir:

Basitleştirilmiş Güç Eşitliği

W = 0.625 A v3 W: Güç (watt)  V: Rüzgâr hızı (m/s)  A: Rüzgâr türbini kanatları tarafından süpürülen alan (m2)

A = Π r2  r: Rotor yarıçapı (m)

Basitleştirilmiş güç eşitliği denklemi, rüzgâr turbinenden elde edilecek gücün amprik olarak hesaplanabilmesi için türetilmiştir. Bu denklemden anlaşılabileceği gibi, bir sistemden elde edilecek enerji, rüzgâr hızının kübü ile doğru orantılıdır. Ayrıca elde edilecek güç , rüzgâr türbin kanatlarının süpürdüğü alan dolayısıyla rotor yarıçapının karesi ile orantılıdır.

Rüzgar Geleceğin Enerjisi Mi?

Yüzen rüzgar türbinleri
Gelceğin Yüzen Rüzgar Turbinleri

Bu Yazımızı Da Okumalısınız! Transistör Nedir? Bilgi Çağının En Önemli İcadı

Rüzgar enerjisinden gelecekte daha çok yararlanmak için çalışmalar devam ediyor. Fakat bu rüzgar enerjisinden ne kadar faydalanabileceğiniz dünyanın neresinde olduğunuza ve yerel coğrafyanıza uygun daha iyi alternatifler olup olmadığına bağlıdır. Örneğin güneşli Avustralya’da güneş enerjisi yani güneş panellerinin kullanımı daha ucuz ve daha verimli olacaktır. Kışları havaların rüzgarlı olduğu ülkelerde rüzgar türbini kullanmak daha mantıklıdır.

11 Ağustos 2016’da (rüzgarlı hava) İskoçya’daki rüzgar türbinleri tüm ülkeye güç sağlamak için yeterli enerji üretirken, 2020’nin başlarında yenilenebilir enerji (çoğu rüzgardan) Birleşik Krallık’ın elektriğinin neredeyse üçte birini sağlıyordu. Başka bir Avrupa ülkesi olan Danimarka, rüzgara büyük bir bağlılıkla yüzde 100 yenilenebilir enerjiye geçmeyi planlıyor. Kısacası, rüzgar enerjisinin gelişimi etkileyici olsa da, genel olarak dünyanın elektriğini sağlamada nispeten küçük bir rol oynamaktadır.

Eğer Rüzgar enerjisi ve Rüzgar Türbini Hakkında Bilgi Verdiğimiz Yazımızı Beğendiyseniz, Sosyal Medya Hesaplarınızdan Yazımızı Paylaşarak, Bize Destek Olabilirsiniz.

Sende yazılarımız yayınlandığında haberdar olmak istiyorsan. Eee o zaman niye duruyorsun email adresini aşağıdaki kutucuğa yaz😀

Kaynakça:

https://www.energy.gov/eere/wind/inside-wind-turbine
https://tr.wikipedia.org/wiki/R%C3%BCzg%C3%A2r_t%C3%BCrbini

5 thoughts on “Rüzgar Türbini Nasıl Çalışır? İç Yapısı Ve Geleceği

  1. Rüzgar turbinlerinin nasıl çalıştığını tam anlamıyla anladım. Güneş panelleri yazınızı da okumuştum. Emeğinize sağlık. Levtems yayınlarını sabırsızlıkla bekliyorum.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

English EN Spanish ES Turkish TR