Rüzgâr türbinleri nedir ve ne işe yarar? Tarihçesi Nedir? Avantajları Nelerdir? Rüzgâr türbinlerinde neden üç kanat bulunur? Çeşitleri Nelerdir? Sizler için araştırdık.
Rüzgâr türbini nedir?” sorusuna gelecek olursak: Rüzgâr türbini, rüzgârdaki kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren sistemdir.
Rüzgar Türbini Çeşitleri Nelerdir?
Rüzgar türbini nedir sorusunu tam anlamıyla yanıtlayabilmek adına rüzgar türbini çeşitlerini de öğrenmekte fayda var. 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;
Eğik Eksenli Rüzgâr Türbinleri: Dönme eksenleri rüzgâra göre belirli bir açıya yerleştirilen türbinlere eğik eksenli rüzgâr türbinleri denir. Pervanelerle dönme ekseni arasında belirli bir açı bulunur. Kullanım alanı oldukça azdır.
Mikro Rüzgâr Türbinleri: Sabit mıknatıslı jeneratörlerin kullanıldığı mikro rüzgâr türbinleri, akü şarj 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.
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.
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. Genellikle büyük ölçekli rüzgâr santrallerinde kullanılan yatay eksenli rüzgâr türbinleri, genellikle 3 kanatlı olur. Rotor, jeneratör, fren sistemleri ve dişliler, kule üzerinde bulunan yatay şafta bağlanır.
Rüzgâr Türbini’nin Tarihçesi
1887 yılında ABD’li mucit Charles F. Brush elektrik üreten ilk rüzgar türbinini icat etti. Demirden kule üzerinde 17 metre çapında kanatları vardır.
-1899 yılında Danimarkalı mucit Poul la Cour kavisli kanatlar kullanarak Brush’ın tasarımını geliştirmiştir.
-1918 yılında Danimarka’da elektriğin %3’ü rüzgar türbinlerinden üretilmiştir. 1930’lu yıllarda pilleri şarj etmek için küçük rüzgar makineleri tasarlanmıştır.
-1979 yılında Danimarka’da pek çok rüzgar türbininin inşa edilmesiyle modern rüzgar gücü endüstrisi başlamış oldu.
-2000’li yıllar rüzgar gücü dünyada en hızlı büyüyen yenilenebilir enerji teknolojisi haline gelmiştir.
Rüzgâr Türbini Parçaları
Rotor: Rüzgâr pervaneleriyle dişli kutusunun yer aldığı bölümdür.
Pervane: Rotor miline bağlı olarak rüzgarın kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bölümdür.
Dişli Kutusu: Rüzgar enerjisi vasıtasıyla dönme hızını arttıran bölümdür. Dişli kutusu, rüzgarın döndürme hızını arttırarak jeneratörün ihtiyacı olan hıza ulaştırır.
Anemometre: Rüzgâr hızını ölçen cihazdır. Rüzgârın hızı, rüzgâr enerjisi sisteminin elektrik aksamına gönderilerek olası problemlerin önüne geçilir.
Rüzgâr Vanası: Rüzgârın yönünü belirler. Bu sayede, sapma motoru aracılığıyla türbinin yönü, rüzgarın yönüne göre şekillendirilir.Jeneratör: Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bölümdür.Fren: Acil durumlarda rotoru durduran cihazdır.Yönetici: Rüzgar türbinlerini, rüzgarın yönüne doğru çeviren bölümdür.Transformatör: Jeneratörde üretilen elektrik enerjisini şebekeye aktarmak için uygun voltaj seviyesini ayarlayan bölümdür.Kule: Rüzgâr türbinini taşıyan bölümdür.Şebeke Bağlantı Sistemleri: Rüzgâr santrallerinde, rüzgâr enerjisiyle üretilen elektrik enerjisini şebekeye aktaran sisteme denir.
Rüzgâr Enerjisinin Avantajları
- RES’lerde rüzgârın gücünden yararlanıldığından fosil yakıtlara ihtiyaç duyulmaz.
- Rüzgâr enerjisi temiz bir enerji olduğundan çevreyi kirletmez
- RES’lerin kullanımı sera gazı emisyonlarını azaltacağından asit yağmurlarının azalmasını sağlar.
- Rüzgâr santrali çalışırken arazide tarım yapılmasını ve ağaçlandırmayı engellemediğinden hem ekonomiye hem de ormanların korunmasına katkı sağlar.Kaynağı doğal olduğu için yerli bir enerji kaynağıdır.
- Söküm maliyetleri yoktur.
Rüzgâr Türbinlerinde Neden Genellikle Üç Kanat Bulunur?
Rüzgâr tribünlerinde kanat sayısının fazla olması ortaya çıkan dönme kuvvetinin artmasına sağlar. Ancak bu durumunda ağırlıktaki ve sürtünmedeki artış nedeniyle kanatların dönüş hızı azalır. Bu da rüzgâr türbinlerinin enerji verimini düşürür.
Tek kanatlı rüzgâr türbinlerinde kanatların dönüş hızının artması nedeniyle denge ve gürültü problemleri olacaktır. Rüzgâr türbinlerindeki kanatların genellikle çift yerine tek sayıda olması tercih edilir. Çift sayıda kanadı olan rüzgâr türbinlerinde dönüş esnasında kanatlardan biri en tepe noktadayken, biri en alt konumda bulunur.
Rüzgâr, tepedeki kanada daha fazla güç uygular. Bu durum kanatların dikey konumda ileri-geri hareket etmesine, türbinde denge dayanıklılık problemlerinin ortaya çıkmasına neden olur.
Tek sayıda kanadı olan rüzgâr türbinlerinin mekanik özellikleri ise dönen bir çarkta olduğu gibi dengelidir. Dolayısıyla üç kanatlı rüzgâr türbinleri enerji verimliliği, dayanıklılık ve denge yönünden avantajlıdır.