Rüzgar enerjisi nedir

Rüzgar, günesin doğusundan batısına kadar yeryüzündeki farklı yüzeylerin, farklı hızlarda ısınıp soğumasıyla oluşmaktadır. Hareket halindeki havanın kinetik (hareket sonucu ortaya çıkan) enerjisine ise, rüzgar enerjisi denmektedir.

Rüzgardan elektrik enerjisi dev kulelerin üzerine monte edilen kanatlar yardımıyla üretilebilmektedir. Normalde bir vantilatörün kanatları döndüğünde havayı hareketlendirmekte ve serinlik sağlamaktadır. Rüzgar enerjisi de bunun tam tersi bir sistemle elde edilmektedir. Gelen hava kanatları döndürmekte, kanatların bağlı olduğu mil de jeneratörü çalıştırmaktadır. Kanatların birleştiği yükseklikte bulunan bölmeden aşağıya kadar sadece elektriği ileten kablo bulunmaktadır.

Rüzgar türbinleri gelen rüzgarın yönüne göre konum alabilmekte ve otomatik olarak kontrol edilmektedir. Kanatlar kendi ekseninde hareket edebilmekte ve fırtına durumunda kendini durdurabilmektedir. Rüzgar enerji santrallerinden en yüksek verimi elde edebilmek için rüzgar hızının sabit olduğu alanlarda türbinlerin kurulması gerekmektedir.

Rüzgar enerjisinden faydalanma yeni değildir; 2000 yıl önce su ve rüzgar değirmenleri dünyanın ilk endüstrilerine güç sağlamıştır. Rüzgar enerjisinden elektrik üretimi ilk kez 1891 yılında Danimarka’da gerçekleştirilmiştir.

1990’dan günümüze dünyanın en hızlı gelişen yenilenebilir enerji kaynağı rüzgar enerjisidir. Bu gelişmede en büyük pay Avrupa ülkelerine aittir. Amerika’da ise vergi kredileri ile desteklenen rüzgar endüstrisinin gelişimi 1980 ve 1990 yılları arasında rüzgar türbinlerinin maliyetlerinin %80 azalmasına yol açmıştır. 1989 yılında California Enerji Komisyonu, yatırım, yakıt ve isletme maliyetleri, santrallerin tüm ömür süresi için değerlendirildiğinde, rüzgar enerjisinin tüm diğer geleneksel güç kaynaklarından daha ucuz olduğu sonucuna varmıştır.

1989 yılında California’da bulunan rüzgar santral grupları San Francisco kentinin bir yıllık ihtiyacına yetecek miktarda elektrik üretmiştir.

Rüzgar elektrik sistemleri şebekeden bağımsız kurulabildiği gibi şebekeye bağlı olarak da kurulabilir. Şebekeden bağımsız güçlü sistemlerde yedek enerji kaynağı da kullanılmaktadır. Yedek enerji olarak dizel (yakıt) kullanıldığında dizel jeneratörün rüzgardan yararlanarak %40-50 yakıt tasarrufu sağlaması mümkün olmaktadır.

Şebekeye bağlı rüzgar santralleri genellikle birden çok türbin içeren rüzgar çiftlikleri biçiminde kurulmaktadır. Bu santrallerin genelde elektrik iletim hatlarına yakın yörelerde kurulması ve yöredeki trafo kapasitesinin santrale uygun olması gerekmektedir.

Rüzgar Enerjisinin Avantajları:

  1. Rüzgar enerjisi yeni bir keşif değil. Kinetik enerjiyi (rüzgar) kullanarak mekanik enerji üretmek için bilinen en iyi methoddur. Binlerce yıldan bu yana Persler ve daha sonra Romalılar su çekmek ve tahıl öğütmek (un yapımı) için yel değirmenlerini kullanıyordu.
  2. Gezegenimizde devamlı olarak rüzgar üretildiği için sonsuz, yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır, çevre dostudur. İnsanların bunu sisteme aktararak kullanmasının önünde bir engel yoktur.
  3. Rüzgar enerjisi ucuzdur. Üretici, dağıtım ağı ve kurulum yeri gibi faktörler göz önüne alındığında ortalama 4-6 cent/kwh (USA) aralığında maliyeti var. 
  4. Kömürle elektrik üretimi yerine, rüzgar enerjisi kullanımı, çevreye salınan gazların azalmasına ve dolayısıyla daha fazla çevreye katkı demektir.
  5. Rüzgar dünyanın her yerinde mevcuttur, belki bazı ülke veya yerler daha fazla rüzgar alır ama genelde her yerde kullanılabilir. Doğal gaz, petrol, kömür gibi enerji elde etmek için nakliye gerektirmez, bu nedenle en ücra köşelere bile kurulabilir.
  6. Genel olarak rüzgar çiftlikleri kömür santrallerine göre daha az yer kaplarlar. Her ne kadar bazı insanlar rüzgar türbinlerine karşı olsalar da evlerinin arkasında bir kömür santrali isteyen de kesinlikle olmayacaktır.
  7. Rüzgar türbinleri her ortama uyabilir ve tarım alanlarını, hayvancılık alanlarını kullanabilir. Rüzgar türbinlerinin tek başına olmasına gerek yoktur, bulunduğu alanı paylaşabilir.
  8. Rüzgar enerjisi, şebekenin olmadığı yerlerde, dağlarda ve üçüncü dünya ülkelerinde kurularak bölgeye elektrik verilmesinde avantaj sağlar.
  9. Rüzgar türbinleri sadece ticari amaçla kullanılmıyor ve kullanılmasıda gerekmiyor, aynı zamanda evlerin ihtiyaçları içinde kullanımı hızla artıyor.

Rüzgar Enerjisinin Dezavantajları:

  1. Rüzgar enerjisi kesintisizveya dengeli bir enerji kaynağı değildir, bu nedenle şebekeye dengesiz bir güç sağlar. Rüzgarın çok kuvvetli estiği bölgelerde ve zamanlarda örneğin Amerika körfez bölgesi gibi kasırgaların çok olduğu bölgelerde türbinler zarar görebilir.
  2. Bazı insanlara göre manzaralarını bozmaktadır. Görüntüleri iyi değildir.
  3. Rüzgar gücü her bölgede ve ülkede aynı değildir. Bu nedenle daha doğru ölçümlerle yapılan rüzgar haritalarına ihtiyaç vardır.
  4. Her ne kadar devlet sübvansiyonları (teşvikleri), vergi indirimleri (bazı ülkelerde) desteklese de ilk yatırım maliyetinin yüksek oluşu ve yatırım geri dönüşü bir sorundur.
  5. Genelde yerleşim bölgelerinden uzaklarda oluşu şebekeye bağlantı problemini oluşturur.
  6. Rüzgar türbinlerinde üretilen enerjiyi stoklamak için akü, hidrojen veya başka sistemlerin kullanılması için daha çok araştırma ve geliştirmeler yapılması gerekiyor.
  7. Bazı çevreciler büyük kapasiteli rüzgar türbinlerinin, göçmen kuşların uçuş yollarınıdeğiştireceğini düşünüyorlar.
  8. Rüzgar türbini türüne bağlı olarak oluşan gürültü nedenyle yakınlarında yaşamak veya çalışma zorluğu bir faktör olabilir.
  9. Rüzgar enerjisi ile elektrik üretim maliyetleri düşse de halen fosil kaynaklı yakıtlarla üretimin düşük maliyelerine göre bir avantaj elde etmiş değil.
  10. Büyük kapasiteli rüzgar santralleri 2-3 km çevresindeki alanda TV sinyallerinin bozulmasına neden olabilir

Rüzgar Türbinini Oluşturan Parçalar Nelerdir? 

Rüzgar türbinlerini oluşturan 4 ana kısım vardır. Bu kısımlar pervane,jeneratör,kule ve elektronik aksamlardır. Rüzgar türbinini meydana getiren tüm kısımlar şunlardır;

  1. Rotor: Rüzgar pervaneleri (kanatlar) ile dişli kutusunun bulunduğu dönen kısımdır.
  2. Pervane (Rotor Kanatları): Rotor miline bağlı, rüzgarın kinetik enerjisini mekanik enerjiye çeviren kısımdır. Pervaneler polyester veya fiber-glass gibi çok hafif ama çok dayanıklı malzemelerden üretilir.
  3. Dişli Kutusu: Rüzgar enerjisi ile rotorun dönme hızını arttıran dişli kutusudur. Bu dişli kutusu, rüzgarın döndürme hızını daha da arttırarak jeneratör için gerekli hıza ulaştırır.
  4. Anemometre: Rüzgarın hızını ölçen cihazdır. Anemometre ile rüzgarın hızı ölçülerek, rüzgar enerjisi sisteminin elektronik kısmına rüzgar hızı iletilir ve olası bir aksiliğin önüne geçilir.
  5. Rüzgar Vanası: Rüzgar yönünü belirleyip, rüzgarın değişimine göre sapma motoru ile rüzgar türbininin yönünü değiştiren mekanizmadır.
  6. Jeneratör: Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren kısımdır. Rüzgar türbinlerinde senkron, indüksiyon ve doğru akım şönt olmak üzere 3 çeşit jeneratör kullanılmaktadır.
  7. Fren: Acil durumlarda rotoru yavaşlatarak durduran parçadır. Rüzgar türbinlerin de frenler genelde mekanik,elektriksel veya hidrolik olarak kullanılır.
  8. Yönetici: Rüzgar türbinlerini,rüzgarın yönüne çeviren kısımdır.
  9. Transformatör: Jeneratörde üretilen elektrik enerjisinin voltajını şebekeye vermek için uygun voltaj seviyesine yükselten kısımdır.
  10. Kule: Rüzgar türbinini taşıyan kısımdır. Rüzgar türbinlerini taşıyan kuleler genelde silindirik olarak üretilir. Bunun amacı da , teknik personelin rüzgar türbinlerine ulaşması için daha güvenilir bir ortam sağlamasıdır. Kafes tipli rüzgar kuleleri de vardır ama onlar güvenlik açısından pek tercih edilmez.
  11. Şebeke Bağlantı Sistemleri: Rüzgar enerjisi ile rüzgar santrallerinde üretilen elektrik enerjisini mevcut şebekeye aktaran sistemlerin tümüdür.

Rüzgar Türbini Çeşitleri Nelerdir? 

Rüzgar türbinleri dönme ekseni,jeneratör tipi, kontrol sistemleri ve kurulu güç miktarına göre sınıflandırılır. Başlıca rüzgar türbini çeşitleri şunlardır;

 Mikro Rüzgar Türbinleri : Mikro rüzgar türbinleri sabit mıknatıslı jeneratörler ile batarya (akü) şarj etmek için kullanılır. Mikro rüzgar güllerinin güçleri en fazla 3kW’tır. Bu tip rüzgar türbinleri elektriği olmayan evler ve küçük gemilerde kullanılır.

 Küçük Rüzgar Türbinleri : Küçük tip rüzgar türbinleri de sabit mıknatıslı jeneratörler ile elektrik üretir. Bu tip rüzgar türbinleri rüzgar enerjisi ile en fazla 30kW’a kadar elektrik üretir.

 Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri : Rotoru yatay eksende çalışan türbinlere denilmektedir. Yatay eksenli rüzgar türbinleri maksimum enerji sağlayabilmek için rotorlarının rüzgar akış yönünde olması gereklidir. Bunu sağlamak için de rotorun kule üzerinde dönmesi gerekir. Rüzgar yönüne dönme hareketi 2 çeşittir. Bunlar öne-rüzgar ve arkaya-rüzgar şeklindedir. Pervaneler, rüzgarı ön kısımdan alıyorsa rotorun arka kısmına klavuz kanat takılır. Ancak, pervaneler, rüzgarı arka kısımdan alıyorsa kanatlar konik şeklinde yapılır. Böylece rüzgar enerjisi sistemi sürekli olarak rüzgar yönüne doğru döner ve rüzgardan maksimum verim alır.

Yatay eksenli rüzgar türbinleri, büyük ölçekli rüzgar santrallerinde tercih edilir. Çünkü bu türbin çeşidi , rüzgar enerjisi ile enerji üretmek için en fazla verim elde edilen çeşittir.

Bu türbinler genelde 3 kanatlı yapıda olup, rotor,dişliler,jeneratör ve fren sistemleri kule üzerindeki yatay şafta bağlıdır.

 Düşey Eksenli Rüzgar Türbinleri : Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin dönme yönü, rüzgar yönüne dik olarak konumlandırılmıştır. Ve pervaneleri ise yatay değil düşey konumdadır. Bu türbinlerin bazı avantajları vardır;

  • Rüzgar yönünden etkilenmez, bundan dolayı da yönlendirici parçalara ihtiyacı yoktur.
  • Elektronik ve elektro-mekanik kısımları yerde olduğu için, bakımları daha kolay ve masrafsızdır.

 Eğik Eksenli Rüzgar Türbinleri : Dönme eksenleri rüzgar ile belli bir açıya konumlandırılmış rüzgar türbinleridir. Pervaneler ile dönme ekseni arasında belli bir açı vardır. Kullanım alanları çok kısıtlıdır.

Rüzgar Enerjisi Kullanım Alanları Nelerdir?

Rüzgar enerjisi çok farklı olarak, bir çok alanda kullanılmaktadır.

  • Rüzgar enerjisi ile yel değirmenlerinin milini döndürmek için,
  • Yelkenli gemilerin yüzdürülmesi için,
  • Su pompalama sistemleri için,
  • Aydınlatma sistemleri için elektrik üretmede,
  • Denizlerde ki gemiler için elektrik üretmede,
  • Rüzgar santralleri ile yüksek kapasitede elektrik üretmede,
  • Değirmenler de tahıl öğütmek için kullanılır.
  • Son zamanlar da temiz ve içilebilir su elde etmek için de rüzgar enerjisi kullanılmaktadır. Rüzgardan su üretmek geleceğin fikirlerindendir.

Rüzgar enerjisi ile elektrik üretmek için son yıllarda çok fazla tercih edilmektedir. Güneş enerjisine kıyasla , rüzgar enerjisi daha verimlidir. Ancak çok daha pahalı ve bakımı zordur.

Güneş enerjisi nedir

Hüseyin Sümer hakkında 68 makale
Chemical and Mechanical engineer. Entrepreneur. Passionate about, Technology and Research.

İlk yorum yapan olun