Yenilenebilir enerji kaynaklarının öneminin giderek arttığı günümüzde rüzgar türbinleri elektrik üretiminde kritik bir rol oynamaktadır. Türbinlerde temel olarak bir akışkanın hareketinden veya bir patlama enerjisinden mekanik hareket elde edilir. Rüzgar türbinlerinde hareketle elde edilen kinetik enerji, jeneratörle elektrik enerjisine dönüştürülerek enerji üretimi tamamlanmış olur.
Rüzgar türbinleri dönme eksenlerine göre düşey eksenli ve yatay eksenli olarak iki ayrı tiptedir. Düşey eksenli rüzgar türbinleri rüzgarı her yönden alma özelliğine sahiptir. Jeneratör, dişli kutu gibi sistemleri toprak seviyesinde kurulabildiği için ekstra olarak kuleye ihtiyaç duymazlar. Yatay eksenli rüzgar türbinlerinde ise kanatlar rüzgar türbinine diktir. Bu tip türbinler yer seviyesinden yüksekte kurulmak zorundadır ve bu nedenle kuleye ihtiyaç duymaktadır. Türbinlerin çok farklı tasarımları olmasına rağmen rüzgar enerjisi santrallerinde kullanılan türbinler çoğunlukla 3 kanatlı ve yatay eksenli türbinlerdir.
Türbinde enerji üretimi kanatlarla başlamaktadır. Akışkan olan havanın türbine doğru hareket etmesiyle türbinin kanatları dönmeye başlar. Kanatların dönmesiyle göbek kısmında kanatların birleşim bölgesine bağlı olan şaft da dönmeye başlar. Dişli kutuları ile dönme hızı artırılarak yüksek hızlı şaft, jeneratöre kinetik enerjiyi aktarır. Jeneratörde, elektromanyetik indüksiyon ile enerji üretimi gerçekleştirilerek trafolar ile istenilen şebekeye elektrik enerjisi iletilir.
Türbinin çıkış gücü rüzgarın hızına, türbinin kanat çapına göre değişmektedir. Örneğin; 80 metre rotor çapı olan bir türbinin maksimum güç çıkışı 2500 kW’tır. Rotor çapına bağlı olarak elde edilen güç miktarları Tablo1’de sıralanmıştır. Türbinde kullanılan kanatlar, jeneratör, dişli kutusu gibi parçalar ise türbinin verimini etkilemektedir.
Türbinlerin kurulacağı yer seçimi oldukça önemlidir. Yerleşim bölgelerinde ‘rüzgar güç yoğunluğu’ değerlerine bakılarak türbinin gücüne uygun bölgeler seçilmektedir. Türbinin gücüne göre daha düşük bölgelerde kurulum yapıldığında verim azalmaktadır. Daha yüksek bölgelerde ise şaftın hızlı dönmesiyle türbin tehlike durumuna geçtiği için frenleme sistemleri devreye girmektedir. Türbinde rüzgarın hızının ölçümü aneometre denilen cihazla yapılmaktadır. Çoğu büyük rüzgar türbinlerinde rüzgarın hızı 15 metre/saniye olduğunda en yüksek güç üretimi gerçekleşir. Rüzgarın hızı 20 metre/saniye ve üzeri olduğunda ise türbinler kendini kontrol altına alarak güvenlik amaçlı durur [2].
Tablo1: Rotor çapına göre üretilen enerji miktarı [2].
Tüm dünyada en azından 50 bin rüzgar türbini yılda toplam olarak 50 milyar kWh (bir saat başına üretilen kiloWatt) enerji üretiyor. Zaman içinde rüzgar türbin sayısının artmasıyla birlikte rüzgar türbinlerinden elde edilen elektrik enerjisi miktarı artacak gibi görünüyor.
Burak Kesayak
Ondokuz Mayıs Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Kuark Bilim Topluluğu Popüler Bilim Yayın Grubu
Kaynaklar:
- science.howstuffworks.com
- http://science.howstuffworks.com/environmental/green-science/wind-power4.htm
- http://www.eie.gov.tr/eie-web/turkce/YEK/ruzgar/ruzgar_turbin.html
1. Görsel: http://assets.inhabitat.com/wp-content/blogs.dir/1/files/2013/01/wind-turbine-federal-tax-credit-2012-537×407.jpg
2. Görsel: http://www.windpoweralternators.co.uk/images/Alternator%20Wind%20Generator.gif
