RÜZGAR ENERJİSİ ile ELEKTRİK ÜRETİMİ - PDF
Download "RÜZGAR ENERJİSİ ile ELEKTRİK ÜRETİMİ"
Yağmur Özgür Koçer
1 RÜZGAR ENERJİSİ ile ELEKTRİK ÜRETİMİ Rüzgar tribünü, rüzgardaki kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren sistemdir. Bir rüzgar tribünü genel olarak kule, jeneratör, hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrikelektronik elemanlar ve pervaneden oluşur. Rüzgarın kinetik enerjisi rotorda mekanik enerjiye çevrilir. Rotor milinin devir hareketi hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır. Jeneratörlerden elde edilen elektrik enerjisi bataryalar aracılığıyla depolanarak veya doğrudan alıcılara ulaştırılır. Dikey eksenli rüzgar tribünleri şebeke bağlantılı ve şebeke bağlantısız olarak kullanılabilir. Şebeke bağlantılı rüzgar tribünleri genelde yüksek güçteki kullanımlar içindir. Son gelişmelerle birlikte tek bir tribün ile elde edilen güç saatte 5MW'a kadar çıkabilmektedir. Şebeke bağlantısız tribünler de daha çok ufak ihtiyaçlar için kullanılmaktadır
2 Temiz, çevreyi kirletmeyen, yakıt parası olamayan bir enerjidir. Rüzgar enerjisinde ham madde ulaştırma masrafı yoktur. Doğadaki rüzgar direkt olarak kullanılabilir. Rüzgar türbinleri karmaşık makineler değildir. Gayet basit bir şekilde operatöre ihtiyaç duyulmadan çalıştırılabilmektedirler. Tamamen otomatik olarak çalışabilecek şekilde dizayn
3 edilmişlerdir. Ayrıca bu şekilde sadece periyodik bakımlarının yapılması ile yıla yakın çalışabilirler. Rüzgar türbinleri, patlama yapmazlar, radyasyon yaymazlar. Atmosfere veya yakındaki nehir ve denizlere ısıl emisyonları yoktur. Ayrıca her hangi bir radyoaktif ışınım tahribatı yapmazlar. Dolayısıyla tehlikeli değildirler. Rüzgar türbinin işletmeye alınması, inşaatın başlamasından ticari üretime geçişine kadar, üç ay gibi kısa bir sürede gerçekleşebilmektedir. Rüzgar türbinleri modüler olup her hangi bir büyüklükte imal edilebilmektedir.istenildiğinde kısa bir süre içinde sökülüp başka bir yere sorunsuz olarak parçalar halinde taşınabilir. Ayrıca tek olarak yada gruplar halinde kullanılabilirler.
4 Ömrünü tamamlamış rüzgar türbinlerinin söküm maliyetleri yoktur. Çünkü sökülen türbinlerin hurda değeri söküm maliyetlerini kolayca karşılamaktadır. Bu santrallerin ömürlerini tamamlamasından sonra türbinlerin kullanıldığı alan eski haline kolayca getirilebilmektedir. Genellikle Rüzgar Enerjisi santralleri, rüzgarın çokluğu sebebiyle çıplak ve yüksek tepe ve tepeciklere kurulmaktadır. Bu tepeler ancak küçük ekonomik faaliyetler, hayvancılık, veya tarımsal faaliyetler için kullanılabilen yerlerdir.
5 Fosil kaynaklarının kullanımını azaltır ve bugünkü enerji üretim kaynaklarına destek olur. Rüzgar çiftlikleri, termik, hidrolik vb. santrallerle, ekonomik açıdan rekabet edecek düzeye gelmiştir. Rüzgar enerjisi alternatif enerji sektöründe en hızlı büyüyen endüstrisidir. Güçlü rüzgar alanlarında rüzgar türbinleri temiz ve yeşil enerji üretilebilir ama bu belirli yerlerde olabilir ve büyük güç üniteler gerektirir. ABD de Yeşil Enerji Teknolojileri (Green Energy Technologies) yepyeni bir rüzgar WindCube olarak bilinen jeneratör geliştirmiştir. Bu normal rüzgar jeneratörü ile kıyaslandığında küçüktür. WindCube özellikle kentsel ve kırsal alanlarda bir binanın çatısında kurum için tasarlanmıştır. WindCube maksimum 60kW güç üretebilir. 22 x 22 x 12 metre ebatlarında bulunuyor.
6 RÜZGAR ENERJİSİ UYGULAMALARI Rüzgar Enerjisinin Kullanım Alanları Rüzgar enerjisi kullanımında asıl güç kaynağı kanatların dönme hareketidir. Günümüzde daha çok rüzgarla elektrik üretimi popüler olsa da rüzgar enerjisinin kullanıldığı başka alanlarda bulunmaktadır; Elektrik üretimi Şarj sistemleri Su depolama Taşımacılık
7 Su pompalama Tahıl öğütme Soğutma Rüzgar Türbinin Evlerde Kullanımı Rüzgar türbinleri sadece şehir şebekesine elektrik sağlamak amacıyla kullanılmaz. Ev kullanımı için üretilen küçük türbinler de bulunmaktadır. Hatta bu türbinlerin kullanımı giderek yaygınlık kazanmaktadır. Ev tipi rüzgar türbinleri şebekeden uzak, rüzgar verimi yüksek bölgelerde bireysel kullanım için son derece uygundur. Bunun yanında rüzgarla elektrik üretiminin tek sebebinin zorunluluk olduğunu söyleyemeyiz. Yenilenebilir enerjiye gönül veren çevre dostları da teknolojinin gelişmesi ve fiyatların ucuzlamasına paralel olarak elektriklerini bu şekilde üretmeyi tercih etmektedirler. İlerleyen yıllarda rüzgar türbini satış fiyatlarının giderek azalacağı tahmin edilmektedir. Yukarıdaki resimde rüzgar türbini, güneş paneli ve fosil yakıtlı jeneratörün bir evin enerjisini sağlamasında birlikte kullanımları gösterilmiştir. Rüzgar türbininde üretilen elektriğin evlerde
8 kullanılması için bazı devre elemanlarında düzenlenmesi gerekebilir. Yine bataryalar elde edilen enerjiyi kullanılmadığı süre içinde depo etmeye yarar. Günümüz rüzgar türbinleri bünyelerinde şarj kontrol üniteleri(şarj regülatörü) taşırlar. Bu sayede akülerin zarar görmesi de engellenmiş olur. Bunun yanında rüzgardan elde edilen enerjiyi ev aletlerinde kullanmak için alternatif akıma ihtiyaç duyulur. Bunu sağlamak için İnvertör denilen
9 dönüştürücüler kullanılır.
10 Rüzgar İnvertörü İnvertörler dönüştürdükleri akımın dalga şekline göre farklı isimler alırlar; Tam sinüs dalga, düzeltilmiş sinüs dalga, kare sinüs dalga. İnvertör dönüştürme işlemi yaparken elektrik gerilimde rtış da sağlamış olur. Rüzgar türbinleri volt değerlerinde üretim yapmaktadır. Bu değerin 220 Volt ev gerilimine ulaşması invertörler yardımıyla gerçekleşir. İnvertörler sağladıkları güç bakımından da çeşitli guruplara ayrılmaktadırlar. Piyasada 600 Vattan başlayıp 8000Vata kadar invertör bulmak mümkündür. Rüzgar Enerjisinin Faydaları Doğaya zarar vermeyen bir sistemdir, gaz çıkışı olmaz. Tükenmeyen bir enerji türüdür, rüzgar estikçe devam eder. Kurulumu kolaydır. Görece düşük maliyetlidir. Bakım gereksinimi azdır. Türbinlerin bozulma ihtimali düşüktür. Bireysel kullanıma uygundur.
11 DALGA ENERJİSİ Güneş ışınları dünyanın temel enerji kaynağıdır. Dünya üzerinde kara ve denizlerin dağılımından dolayı gelen ışınların %70'i denizler tarafından tutulur. Bu sebeple uygun yöntemler kullanılabildiğinde okyanuslar iyi bir enerji kaynağı olabilir. Bu enerji deposu bilim insanlarının da dikkatini çekmiş ve denizler üzerine çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar birkaç bölümde özetlenebilir: Yüzey suları derin sular arasındaki sıcaklık farkından yararlanan teknolojiler. Gelgitlerin mekanik enerjisinden yararlanan sistemler. Dalgalardan yararlanan sistemler. Akıntılardan yararlanılan sistemler. Yüzey ve dip arasındaki tuzluluk farkından yararlanan sistemler. Yerkürede 25 Kuzey ve 32 Güney enlemleri arasında, kutuplardan ekvatora doğru soguk su akıntısı oluşmaktadır. Bu sular ile yüzeydeki sıcak sular arasında yaklaşık 28 C sıcaklık farkı oluşur. İşte bu sıcaklık farkını bazı yöntemlerle elektrik enerjisi üretiminde
12 kullamak mümkündür. 19. yüzyılda Fransız fizikçi Jacquest Arsène d' Arsonval bu alanda somut çalışmalar yapmış ilk kişidir. Dipdeki soğuk sular ve yüzeydeki sıcak sular arasındaki sıcaklık farkı, Arsonval'in çalışmalarının temeli olmuştur. KAPALI ÇEVRİMLİ SİSTEMLER Bu sistemde özel bir akışkan yüzeydeki sıcak sularla karşılaştığında buharlaşır ve buhar türbinini harekete geçirir. Daha sonra buhar dipteki soğuk sularla karşılaşır ve tekrar yoğunlaşır. bu işlem döngüsel olarak devam eder. Uygulanabilir olmasına karşın bu sistem bazı kısıtlamalar içermektedir. Öncelikle yüzey ve 1000 metre derinlerdeki sular arasında en az 20 C sıcaklık farkı olması gerekir. Bununla birlikte döngü borularındaki sıvının debisinin saniyede 48 metreküp olması gerekir. Diğer bir önemli sorun da metrelik 2,5m çaplı borulara ihtiyaç duyulmasıdır. Bu tip santrallerin ilk örneği 1979 yılında Havaii açıklarında kurulmuştur. Yukardaki şartlar sağlanamadığı için üretim ancak 18kW'de
13 kalmıştır. Sistemi verini ise %3 gibi çok küçük bir değerdedir. AÇIK ÇEVRİMLİ SİSTEMLER Bu sistemlerde özel bir akışkan yerine su kullanılır. Deniz suyunun kaynama sıcaklığı yüksek olduğu için dış basınç düşürülerek düşük sıcaklıklarda kaynama sağlanır. Aynı şekilde yoğunlaştırma işleminde de basınç değiştirilir. Bu hal değişimlerinde her 1MW için 1500 metreküp su buharlaştırılır. Bu da tatlı su eldesi demektir. Bu özellik sitemin en büyük artısıdır. Fransa Denizden Yararlanma Araştırmaları Enstitüsü(IFREMER) 5MW gücündeki bir santrali Tahiti'de açmayı denemiştir. Ama bu ülkenin tatlı suya ihtiyaç duymaması araştırmanın durmasına sebep olmuştur. Havaii'de Ulusal Enerji Laboratuarı(NELH) 1987'de bir pilot uygulama başlatmıştır. Aslında bu sistemler %3 civarında verimleriyle pek kullanışlı değillerdir. Fakat tatlı su üretimi ve bununla birlikte imkan bulan deniz ürünü yetiştiriciliği önemli bir avantajdır. DALGALAR VE GELGİTLER Elektrik enerjisini gelgitler yoluyla oluşturma
14 projesi 1970'lerde başlamıştır. Bu sistemim gelgit düzenine etkileri tam olarak bilinemeği için yer yer tartışmalara sebep olmuştur. Fransa'daki Rance Santrali 240MW'lık gücüyle dünyadaki en önemli gelgit santralidir. Ayrıca Rusya'da Kislaya Guba'da birkaç MW gücünde deneysel bir santral vardır. Günümüzdeki dalga enerjisi teknolojilerinin çoğu gelgit ve dalga hareketlerinden yola çıkarak enerji üretmektedir. 1985'de Japon mühendis Masuda YOŞİO açık denizlerdeki ışıklı şamandıraların elektrik ihtiyacını karşılamak amacıyla dalgalardan yararlanan bir sistem geliştirmiştir. Sistemde dalgaların oluşturduğu hava akımı bir türbine dönme hareketi kazandırır ve türbin bu hareketi jeneratörüne ileterek elektrik üretilir. Japonya'daki 2MW gücündeki Kaimei Santrali buna örnektir RÜZGAR ENERJİSİ Rüzgar enerjisinin Kaynağı: Güneşten gelen ışınlar dünya atmosferinde ısınmaya neden olmaktadır. Isınarak yoğunluğu azalan hava yükselmekte, bu havanın yerini soğuk hava doldurmaktadır. Bu
15 hava akımı dünyanın kendi etrafında dönme hareketiyle de birleşince büyük oranda kinetik enerji taşıyan hava hareketleri oluşmaktadır. Güneşten gelen enerjinin % 1-2'sinin rüzgara dönüştüğü tahmin edilmektedir. Dünyaya saatte gelen güneş enerjisi miktarının kw olduğu düşünülürse bu yüzde birlik oranın bile ne denli büyük olduğu tahmin edilebilir. Rüzgar Enerjisinin Kullanım Alanları Çok büyük bir kapasiteye sahip olan bu rüzgar enerjisi çeşitli yöntemlerle başka enerji türlerine dönüştürülebilmektedir. Aslında tarihin eski çağlarından beri rüzgar gücünden çeşitli şekillerde yararlanılmıştır. Aşağıdaki tabloda rüzgar enerjisinin tahih boyunca gelişimi verilmiştir. MÖ 3000 Yelkenli gemiler kullanılmaya başlandı MÖ 200 Irakta ilk yel değirmeni kullanıldı. 18. YY 1890 İngiliz J. Danimark Semeato a'da n rüzgar rüzgarda hızı ve n elektrik enerji üreten ilk arasında tesis bir kuruldu bağıntı
16 20. YY Danimarka'da kadar yel değirmeni kuruldu. Amerika'da su pompalamak için 1000 yel değirmeni kuruldu. kurdu rüzgar enerjisi ciddi bir sektör olmaya başladı Rüzgar enerjisi eski zamanlarda gemi yelkenlerinde hareketi sağlamakta, yel değirmenlerinde öğürme ve su pompalama işlemlerinde; günümüzde ise gelişmiş rüzgar türbinleri sayesinde elektrik üretiminde kullanılmaktadır; rüzgar enerjisi sulama tesisleri, uzak dağ evleri, telekominikasyon santralleri ve şehir şebekesi alanlarında rahatlıkla kullanılabilmektedir. Dünyada Rüzgar Enerjisi 1970'li yıllarda baş gösteren petrol kıriziyle beraber yenilenebilir enerji kaynaklarına gösterilen ilginin artması rüzgar enerjisinin
17 önemli bir enerji kaynağı olarak ortaya çıkmasını sağlamıştır. Özellikle rüzgar verimi yüksek bölgelerde kullanılan rüzgar türbinleri sınırlı alan uygulamalarının ötesine geçerek şehir şebekesine katkı yapmaya da başlamıştır. Rüzgar enerjisi düyanın birçok ülkesinde geleceği en parlak yenilenebilir enerji türü olarak kabul edilmektedir. Bunda rüzgardan elde edilen elektrik enerjisinin oldukça tatmin edici seviyeye ulaşmasının etkisi büyüktür. Almanya'da rüzgar enerjisi sektöründe istihtam edenlerin sayısı 35 bine ulaşmıştır. Avrupa ülkeleri 2010 vizyonunda enerji ihtiyaçlarının yüzde 13'ünü rüzgardan karşılamayı kararlaştırmıştır. Rüzgar teknolojisinin beşiği sayılan Danimarka'nın yıllık teknoloji ihracatı 2.5 milyar dolara çıkmıştır. Dünya ülkelerinin yılları arasındaki rüzgar potansiyeli MW biriminden aşağıda verilmiştir.
18 Rüzgar Türbininin Maliyeti 2012 yılında MW olması beklenen dünya rüzgar enerjisi üretiminin bu hızlı artışında rüzgar türbini üretim maliyetlerinin düşmesinin etkisi büyüktür. Türbin maliyetleri son 15 yılda yüzde 50 düşmüştür. Bir türbin sistemin yapımı sırasında kullanılan enerjiyi amorti etmesi 3 ay gibi kısa bir süredir. İnşa maliyetinin amorti edilmesi ise 5-7 yıl sürebilmektedir. Rüzgar Türbinleri Rüzgar türbinleri ürettikleri enerji büyüklükleri açısından bakıldığında bireysel kullanıma uygun küçük ünitelerin yanında şehir şebekesine elektrik veren devasa türbinler şeklinde de olabilir. ister büyük, ister küçük
19 olsun rüzgar türbinlerinde çalışma mekanizması aynıdır. Atmosferdeki hava hareketleri türbinin kanatlarında bir dönme hareketi oluşturur. Türbinin bağlı olduğu jeneratörler bu hareketi elektrik akımına dönüştürürler. Yatay eksenli sistemler: Dönme ekseni rüzgar akımına paralel olan sistemlerdir. Rüzgar enerjisi sistemlerinden en çok kullanılanıdır.
20 Genellikle 3 kanatlıdırlar. Aslında kanat sayısı türbinin ne amaçla kullanılacağına bağlıdır. Elektrik üretmek için kullanılan sistemlerde 3 kanatlılar kullanılırken, su pompalama sistemlerinde yüksek bir moment sağlamak amacıyla çok kanatlı türbinler kullanılır. Yatay eksenli sistemler rüzgarın yön değiştirmesine uyum sağlamak amacıyla kuyruk adı verilen bir düzeneğe sahiptir. Düzenek bir rüzgar gülü gibi çalışarak kanatların sürekli rüzgar almalarını
21 sağlarlar. Rüzgar türbinlerinin kurulacakları bölgeler rüzgar rejimi bakımından dikkatli seçilmelidir. Ana parça çevredeki rüzgar engelleyici bina, ağaç vb. etkilerini azaltmak amacıyla yüksek bir ayak üzerine monte edilir. Pervane rüzgar akımıyla döner ve dönme hareketi ana şafta verilir. Şafttaki dönme hareketi dişli kutusuna iletilir. Dişli kutusu değişik çaplarda çarklardan olur ve devir sayısını arttırır. Oluşabilecek aşırı hızı frenleyici dengeler. Son olarak jeneratöre gelen hareket elektrik enerjisine dönüştürülür. Düşey eksenli sistemler: Dikey eksenli türbinlerde dönme ekseni ve rüzgar akımı birbirlerine diktirler. Yatay eksenlilere göre yaygınlıkları çok azdır. İşlev bakımında önemli bir değişiklikleri yoktur. Rüzgarın yönüne göre, bir kuyruk yardımına ihtiyaç duymayan dikey sistem her yönden gelen rüzgarı alabilecek yapıdadır. Sistem Fransız mühendis G.Darrieus tarafından geliştirilmiştir 2MW'lık bir rüzgar türbinin
22 Özelliklerini örnek teşkil etmesi amacıyla yayınlıyoruz (kaynak: MADE AE-90)
23 Teknolojik özellikler Yüksek performans Eşzamanlı jeneratör Taradığı alan m 2 Teknik Özellikler
24 Rotor Güç 1000 kw Rotor Çapı 90 m Power control 100% değişken saha ve hız değişmesi Taradığı alan m 2 Bıcak(kanat) 3 Sayısı Bıçak tipi LM 43.8 P Rotor Hızı 7.4 to 14.8 rpm Göbek 65/75/90 m yüksekliği Eğim Açısı 5º Generator Voltaj 1000 V ± 5% Güç Frenleme Sistemi Voltage 1000 V Frekans 50 Hz ± 2%
25 Yüksek hızlarda frenleme özelliği Çalışma sıcaklık aralığı -10 ºC 40 ºC Ağırlık Rotor 42,200 kg Nacelle 69,000 kg
26 Rüzgar türbini için yer seçilirken dikkat edilmesi gereken bazı hususlar vardır. Bunlardan biri rüzgar santralının inşa edileceği alanın ulaşım ve taşıma faaliyetlerine uygun olmasıdır. Rüzgar türbinleri oldukça büyüktür ve yerleştirilmeleri için vinçlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sebeple inşa alanının vinçlerin girebileceği özellikte olması gerekir. Ya da en kötü ihtimalle alanın elverişli hale getirlmesi gerekmektedir. Olmazsa olmazların başında rüzgar jeneratörünün kurulacağı alanın rüzgar rejimi bakımından verimli ölçütlerde olması gerekliliğidir. Bunu bilebilmek REPA Projesi Repa projesi (Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyel Atlası ) EİEİ tarafından 5 ayı aşkın bir süre içerisinde 200m x 200m ölçülerinde hazırlanmış, Türkiye coğrafyasının tüm kara ve deniz alanlarını kapsayacak şekilde üç ayrı nümerik hava analiz modelinin uzun yıllara ait
27 için bilimsel gerçekleşmiş verilere ihtiyaç meteorolojik duyulmaktadır. parametrelerle geriye Bu veriler doğru çalıştırılması Elektrik İşleri sonucu üretilmiş rüzgar Etüt İdaresi veri atlasıdır. tarafından sağlanan "Türkiye Rüzgar Enerjisi Potansiyel Atlası"ndan yararlanarak takip edilebilmektedir. Avrupa'da da REPA benzeri çalışmalar daha eski tarihlerde yapılmış ve bunlardan da yararlanmak
28 mümkündür. Proje riskleri açısından bakıldığında en kötü sonuç kurulum alanının temininde yapılan etütlerin yanlış bir seçimle sonuçlanmasıdır. Tahmin edilen rüzgar hızının ortalama değer olarak %10 az çıkması amorti süresi üzerinde % 30 lara varan gecikmelerin gerçekleşmesine neden olmaktadır. Rüzgar Enerjisi Kurulumu Esnasında Dikkat Edilmesi Gerekenler -Arazinin Rüzgarının bol olması gerekir. -Eğimli ve engebeli bölgeler istikrarlı rüzgar rejimine engel olmaktadır. -Rüzgar enerjisi istasyonu kurmak için izin gerekmektedir. Lisans işlemleri için EPDK'ya başvurmak gerekmektedir. -Kurulum alanı kolay ulaşılabilir olmalıdır. -Rüzgar türbininde üretilen enerjinin şebekeye iletimi kolay olmalıdır.
29 Rüzgar Enerjisi Santralı (RES) Yatırımcılarının İzlemesi gereken Yöntemler (EİEİ) REPA'dan yararlanarak rüzgar potansiyeli yüksek olan yerlerin belirlenmesi ve bu yerler için rüzgar kaynak bilgilerinin tespit edilmesi, İlgilenilen bölgede daha önce rüzgar enerjisi santralı başvurusunun olup olmadığının araştırılması, İlgilenilen bölgenin arazi yapısı, arazi mülkiyeti, ulaşım imkanları, trafo merkezlerine olan uzaklıkları gibi parametrelerin belirlenmesi, Düşünülen santral sahasını temsil edebilecek optimum rüzgar ölçüm noktası veya noktalarının belirlenmesi, Belirlenen her bir ölçüm noktasında standartlara uygun olarak en az 1 yıl olmak üzere enerji amaçlı rüzgar ölçümlerinin yapılması, Elde edilen rüzgar verilerinin analiz edilerek yatırım kararının alınması, Yatırım fizibilitesinin hazırlanması,
30 Tahmin edilebileceği üzere rüzgar hızına bağlı olarak, üretilen elektriğin miktarı da artmaktadır. Ortalama özelliğe sahip bir rüzgar türbüni 12-14m/s hızlara ulaştığında üretebileceği maksimum enerji seviyesine erişmiş olur. Rüzgar hızının bu değerlerin üzerine çıktığı durumlar da mevcuttur. Böyle bir durumda türbinin mekanik yapısında bozulmalar meydana gelebileceği gibi üretilen aşırı elektrik enerjisi devrelerin de bozulmasına sebep olabilmektedir. Kaldırma Kuvvetine Dayalı Çözüm: Türbinlerde hız kontrol sistemlerinin ilkidir. Bu sistemde türbin kanatlarının aerodinamik yapısı türbin belli bir hıza ulaştığında hızı sabit bir değerde tutacak pasif bir sürtünme oluşturur. Frenleme olayı herhangi bir yan ekipman kullanılmadan gerçekleştirildiği için basit ve kullanışlı bir yöntem olmuştur. Fakat türbin kapasitelerinin zamanla yükselmesi, 1,5 MW'ın üzerinde güce sahip türbinlerde bu yöntemin bazı sakıncalar doğurmasıyla sonuçlanmıştır. Bu nedenden ötürü günümüzde az kullanılan bir yöntemdir.
31 Amemometreler rüzgar hızını ölçmek üzere kullanılan aletlerdir. Türkçe karşılığı tam olarak "rüzgarölçer " dir. Amemometrelerin çoğu rüzgar hızını dönebilen bir eksenleri yardımıyla ölçebilmektedirler. Bunun yanında sayısal(dijital) rüzgarölçerler de mevcuttur. Yukarıdaki anemometre daha çok sporcular için tasarlanılan türdendin bilindiği gibi
32 yamaç paraşütü gibi sporlarda rüzgar hızını ölçmek hayati bir tedbirdir. Çoğu anemometre rüzgar hızının yanısıra sıcaklık değeri gibi değerleri de ölçmektedir. Sporcular için üretilen anemometreler yaklaşık 100 Avro civarında satılmaktadır. Bununla beraber farklı anemometreler de vardır. Bilindiği gibi rüzgar vektörel bir büyüklüktür. Yani hem şiddeti, hem de yönü önemlidir. Bunun için meteorolojik çalışmalarda biraz daha farklı rüzgar ölçerler kullanılmaktadır. Bir bölgenin rüzgar rejimini incelemek rüzgar türbinlerinin kurulacağı alanı tespit etmekte çok önemlidir. Uzun bir süreç içinde
33 incelenen alanın rüzgar rejimi uygun bulunursa buraya rüzgar türbini kurulabilmektedir. RÜZGAR ENERJİSİ TAHMİN SİSTEMİ Rüzgâr şiddetinin alansal ve zamansal olarak süreksizliğe sahip olması nedeniyle, rüzgar güç üretiminin kısa süreli tahmini ve planlamasına ihtiyaç bulunmaktadır. Günümüzün değişen enerji piyasaları içinde doğru ve uygun tahminler önem kazanmaktadır. Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu (EPDK), elektrik şebekesinin Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) tarafından etkin ve verimli bir şekilde yönetilmesi için; rüzgâr santrallerinden dakikalık ve saatlik toplam elektrik üretim tahminini TEİAŞ a vermeyi zorunlu hale getirmektedir. Bu noktada rüzgar enerjisi üretim tahmini, yeni bir iş alanı olarak ortaya çıkmıştır. Yurt dışı bağlantılı çeşitli firmalarca bu hizmetin üretilerek, Rüzgâr Santrallerine ücreti
34 karşılığında verilmesi üzerine çalışmalar yapıldığı bilinmektedir. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü de sektörün bu ihtiyacını tespit etmiş ve Genel Müdürlüğümüzde kullanılan Sayısal Hava Tahmin Model ürünleri ile Rüzgâr Enerjisi Üretimi Tahmini geliştirilmiştir. Deneme aşamasında olan pilot ölçekli çalışma, internet ortamında yayınlanmaya başlamıştır. Halen İstanbul ve civarı için üretilen tahminlerin, kısa süre içinde daha yüksek çözünürlüklü olarak, rüzgar enerjisi yatırımlarının yoğun olduğu Kuzey Ege ve Doğu Akdeniz gibi alanlarda da yapılması planlanmaktadır. adresinde yayınlanan bu tahminlere ait örnekler aşağıda bulunmaktadır.
35 RÜZGAR ENERJİSİ TAHMİNİ Rüzgar şiddetinin alansal ve zamansal olarak süreksizliğe sahip olması nedeniyle, rüzgar güç üretiminin kısa süreli tahmini ve planlamasına ihtiyaç bulunmaktadır. Günümüzün değişen enerji piyasaları içinde doğru ve uygun tahminler önem kazanmaktadır. Bu amaçla Türkiye nin rüzgar enerjisi kurulu gücünün yoğun olduğu bölgelerde (Çanakkale, Balıkesir, İzmir ve Hatay gibi) rüzgar hızının birkaç kilometre çözünürlükte ve tipik olarak saatlik tahminin yapılmasını gerektirmektedir. DMİ de mevcut sayısal hava tahmin modelleri ile grid bazlı rüzgar
36 tahmini yapılmaktadır. Mevcut sistemde en yüksek çözünürlük İstanbul ve Antalya için 2.3 km dir. Rüzgar enerjisi tahmin sistemi çalışmasının 2 aşamada gerçekleştirilmesi planlanmıştır. İlk aşamada İstanbul ve civarı için halihazır model çözünürlüğü olan 2.3 km çözünürlükteki rüzgar parametreleri (Rüzgar Gücü, W/m2 ve Enerji Üretimi, kwsaat) hazırlanmıştır. İkinci aşamada ise yeni bilgisayar sisteminin kullanılmaya başlamasıyla birlikte yaklaşık 1 km çözünürlükte, 24 ve/veya 48 saatlik ürün elde edilmesi planlanmaktadır. ÇALIŞMA YÖNTEMİ Yapılan çalışmada, belirlenen alan için MM5 modeli tarafından üretilen 10, 36, 109 ve 182 m yükseklikler için rüzgar tahminleri alınmıştır. 36 ve 109 m yükseklikteki rüzgar hızları kullanılarak aşağıda verilen formül ile istenilen yükseklikteki rüzgar hızları bütün grid noktaları için hesaplanmıştır (Adekoya and Adewale, 1992). Burada; H1 : rüzgar hızının ölçüldüğü yükseklik (m) H2 : rüzgar hızının hesaplanacağı yükseklik
37 (m) V1 : H1 yüksekliğinde ölçülen rüzgar hızı (m/s) V2 : H2 yüksekliği için hesaplanacak rüzgar hızı (m/s) k : pürüzlülük katsayısını göstermektedir. Rüzgar Gücünü Hesaplama Formulü: P : Rüzgar Gücü (W/m2) V : Rüzgar Hızı (m/s) ρ : Hava yoğunluğu (kg/m3) (Hava yoğunluğu ρ = 1.2 kg/m3 alınmıştır). Rüzgardan üretilecek elektrik enerjisi hesabı için, Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Değerlendirilmesi Hakkında Yönetmelik te tanımlanan 65 m yüksekliğinde ve 1 MW gücündeki referans rüzgar türbini ile, 80 m yüksekliğindeki 2 MW ve 90 m yüksekliğindeki 3 MW lık türbinlerin güç eğrileri kullanılmıştır. Referans Rüzgar Türbininin Ortak özellikleri: Rüzgar türbini anma gücü rated power :
38 1MW Türbinin devreye girdiği Cut-in rüzgar hızı: 3m/s Türbinin devreden çıktığı Cut-out rüzgar hızı: 26 m/s Anma gücündeki rüzgar hızı : 11 m/s Kanat çapı : 64 m Türbin göbek yüksekliği : 65 m Rüzgar türbini hız-güç tablosu (W<1MW) Rüzgar Üretilen Rüzgar Üretilen Hızı güç Hızı güç > VE 3 MW gücündeki türbinlerin hıza bağlı güç üretimleri
39 RETS ile üretilen tahminler adresinde yayınlanmaktadır. RETS ürünleri test ve verifikasyon çalışması devam etmektedir. RÜZGAR ENERJİSİ TAHMİN SİSTEMİ Rüzgâr şiddetinin alansal ve zamansal olarak süreksizliğe sahip olması nedeniyle, rüzgar güç üretiminin kısa süreli tahmini ve planlamasına ihtiyaç bulunmaktadır. Günümüzün değişen enerji piyasaları içinde doğru ve uygun tahminler önem kazanmaktadır. Enerji Piyasası Düzenleme Kurulu (EPDK), elektrik şebekesinin Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (TEİAŞ) tarafından etkin ve verimli bir
40 şekilde yönetilmesi için; rüzgâr santrallerinden dakikalık ve saatlik toplam elektrik üretim tahminini TEİAŞ a vermeyi zorunlu hale getirmektedir. Bu noktada rüzgar enerjisi üretim tahmini, yeni bir iş alanı olarak ortaya çıkmıştır. Yurt dışı bağlantılı çeşitli firmalarca bu hizmetin üretilerek, Rüzgâr Santrallerine ücreti karşılığında verilmesi üzerine çalışmalar yapıldığı bilinmektedir. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü de sektörün bu ihtiyacını tespit etmiş ve Genel Müdürlüğümüzde kullanılan Sayısal Hava Tahmin Model ürünleri ile Rüzgâr Enerjisi Üretimi Tahmini geliştirilmiştir. Deneme aşamasında olan pilot ölçekli çalışma, internet ortamında yayınlanmaya başlamıştır. Halen İstanbul ve civarı için üretilen tahminlerin, kısa süre içinde daha yüksek çözünürlüklü olarak, rüzgar enerjisi yatırımlarının yoğun olduğu Kuzey Ege ve Doğu Akdeniz gibi alanlarda da yapılması planlanmaktadır. adresinde yayınlanan bu tahminlere ait örnekler aşağıda bulunmaktadır.
41 RÜZGAR ENERJİSİ TAHMİNİ Rüzgar şiddetinin alansal ve zamansal olarak süreksizliğe sahip olması nedeniyle, rüzgar güç üretiminin kısa süreli tahmini ve planlamasına ihtiyaç bulunmaktadır. Günümüzün değişen enerji piyasaları içinde doğru ve uygun tahminler önem kazanmaktadır. Bu amaçla Türkiye nin rüzgar enerjisi kurulu gücünün yoğun olduğu bölgelerde (Çanakkale, Balıkesir, İzmir ve Hatay gibi) rüzgar hızının birkaç kilometre çözünürlükte ve tipik olarak saatlik tahminin yapılmasını gerektirmektedir. DMİ de mevcut sayısal hava tahmin modelleri ile grid bazlı rüzgar
42 tahmini yapılmaktadır. Mevcut sistemde en yüksek çözünürlük İstanbul ve Antalya için 2.3 km dir. Rüzgar enerjisi tahmin sistemi çalışmasının 2 aşamada gerçekleştirilmesi planlanmıştır. İlk aşamada İstanbul ve civarı için halihazır model çözünürlüğü olan 2.3 km çözünürlükteki rüzgar parametreleri (Rüzgar Gücü, W/m2 ve Enerji Üretimi, kwsaat) hazırlanmıştır. İkinci aşamada ise yeni bilgisayar sisteminin kullanılmaya başlamasıyla birlikte yaklaşık 1 km çözünürlükte, 24 ve/veya 48 saatlik ürün elde edilmesi planlanmaktadır. ÇALIŞMA YÖNTEMİ Yapılan çalışmada, belirlenen alan için MM5 modeli tarafından üretilen 10, 36, 109 ve 182 m yükseklikler için rüzgar tahminleri alınmıştır. 36 ve 109 m yükseklikteki rüzgar hızları kullanılarak aşağıda verilen formül ile istenilen yükseklikteki rüzgar hızları bütün grid noktaları için hesaplanmıştır (Adekoya and Adewale, 1992). Burada; H1 : rüzgar hızının ölçüldüğü yükseklik (m) H2 : rüzgar hızının hesaplanacağı yükseklik
43 (m) V1 : H1 yüksekliğinde ölçülen rüzgar hızı (m/s) V2 : H2 yüksekliği için hesaplanacak rüzgar hızı (m/s) k : pürüzlülük katsayısını göstermektedir. Rüzgar Gücünü Hesaplama Formulü: P : Rüzgar Gücü (W/m2) V : Rüzgar Hızı (m/s) ρ : Hava yoğunluğu (kg/m3) (Hava yoğunluğu ρ = 1.2 kg/m3 alınmıştır). Rüzgardan üretilecek elektrik enerjisi hesabı için, Rüzgar Enerjisi Potansiyelinin Değerlendirilmesi Hakkında Yönetmelik te tanımlanan 65 m yüksekliğinde ve 1 MW gücündeki referans rüzgar türbini ile, 80 m yüksekliğindeki 2 MW ve 90 m yüksekliğindeki 3 MW lık türbinlerin güç eğrileri kullanılmıştır. Referans Rüzgar Türbininin Ortak özellikleri: Rüzgar türbini anma gücü rated power : 1MW
44 Türbinin devreye girdiği Cut-in rüzgar hızı: 3m/s Türbinin devreden çıktığı Cut-out rüzgar hızı: 26 m/s Anma gücündeki rüzgar hızı : 11 m/s Kanat çapı : 64 m Türbin göbek yüksekliği : 65 m Rüzgar türbini hız-güç tablosu (W<1MW) Rüzgar Üretilen Rüzgar Üretilen Hızı güç Hızı güç > VE 3 MW gücündeki türbinlerin hıza bağlı güç üretimleri
45 İstanbul Bölgesi 80 m de Ortalama RETS ile üretilen tahminler adresinde yayınlanmaktadır. RETS ürünleri test ve verifikasyon çalışması devam etmektedir. İstanbul Bölgesi 80 m de Ortalama Rüzgar Hızı (m/s)
46 Rüzgar Güç Yoğunluğu (W/m2) İstanbul Bölgesi 80 m de Enerjisi Üretimi, 2 MW lık Türbin için (kwsaat)
47 İstanbul Bölgesi 80 m de Enerjisi Üretimi, 2 MW lık Türbin için (kwsaat) (Günlük Toplam). Rüzgar Türbünleri Şimdi Sessizce Fısıldıyor Büyük, modern rüzgar türbünleri çok sessiz hale getirilmişlerdir. Öyleki türbünlerin 200 m ötesinde motor kanatlarının hışırtısı tamamen ağaç ve çalı yapraklarının yaptığı gürültü tarafından maskelenir. Bir rüzgar türbününden kaynaklanan gürültünün iki potansiyel kaynağı vardır: Dişli kutusu veya jeneratörden kaynaklanan mekanik gürültü ve motor kanatlarından kaynaklanan aerodinamik gürültü. Mekanik gürültü, modern rüzgar türbünlerinde titreşimden kaçınma konusunda kazanılan iyi mühendislik sayesinde gerçekten yok olmuştur. Elastiki nemlendirme, kafa kısmında (nacelle) bulunan esas büyük bağlantıları ve kesin bir ses yalıtımını kapsar. Diğer teknik gelişmeler sayesinde, esas bileşenlerin kendileri, dişli kutuları dahil, yıllardan beri önemli derecede geliştirilmiştir. Modern rüzgar türbün dişli kutularında yumuşak dişli tekerler kullanılır, sert yüzeyli tekerlerin dişleri nisbeten elastik
48 girinti ve çıkıntıya sahiptir. Aerodinamik gürültü, motor kanatlarındaki şıst sesi, esas olarak, kanatların en ucu ve gerisinden yükselir. Dönme hızı ne kadar yüksekse o kadar gürültülü olan aerodinamik gürültü, motor kanatlarının daha iyi dizaynına bağlı olarak son on yılda büyük ölçüde azaltılmıştır ( özellikle kanatların uçları ve gerileri arasında). Tek (saf) tonda sesler bir dinleyiciyi daha fazla sıkarken, beyaz sesler artık fark edilmezler. Kanat üreticileri düzgün bir yüzey oluştururken kanatların zarar görmemesine ve tek tip sesten kaçınmak için, çok dikkatli davranırlar. Bu yüzden, bir rüzgar türbünü kurulurken yerleştirilirken motor kanatlarının zarar görmemesi için çok dikkatli olmak gereklidir. 2. Rüzgar Enerjisi Temiz Bir Enerji Sağlar Bir rüzgar türbünü bakım ve serviste harcanan enerjiyi telafi edebilir mi? Rüzgar türbünleri elektrik üretiminde sadece havanın hareket enerjisini kullanırlar. Bir yerde KW lık modern bir rüzgar türbünü, diğer elektrik üreten kaynaklardan, ekseriya
49 kömür yakan güç santrallerinden atmosfere verilen karbondioksit miktarının yılda ton kadarını azaltmış olur. Bir rüzgar türbününün ( vasat bir yerde ) 20 yıllık ömür süresince ürettiği enerji, onun kurulma, işletilme, sökülme, hatta atılma gibi işlerinde harcanan enerjilerden 80 kat daha büyüktür. Diğer bir ifadeyle bir rüzgar türbünü, onu kurmak ve işletmek için gerekli enerjiyi sadece 2-3 ay içinde üretir. 3. Rüzgar Enerjisi Boldur Rüzgar kaynakları boldur. Ülkeler elektrik enerjisinin bir kısmını rüzgardan elde edebilecektir ve rüzgar enerjisi tükenmeyecek enerjilerden biridir. Örneğin, halen ( 2002 ) de Danimarka elektrik tüketiminin % 18 ini rüzgardan karşılamaktadır, bu rakam 2003 te %21 e çıkarılacaktır. Hükümet planlarına ( enerji 21 ) göre 2030 yıllarında rüzgardan elektrik üretimi %50 olacaktır. Avrupa etrafındaki denizlerin sığ suları üzerindeki rüzgar kaynağı elektrik üretimini fazlasıyla karşılayabilecek durumdadır. Sadece Danimarka, sığ su bölgesinde bin km karelik
50 bir alandan off-shore türbünleri ile halen elektrik tüketiminin %40 ını karşılayabilecek durumdadır. 4. Rüzgar Enerjisi Fark Yaratır Rüzgar türbünleri, büyüklük ve güç üretimi bakımından oldukça hızlı gelişmiştir lerin tipik bir rüzgar türbünü 26 KW lık bir jeneratör ve 10.5 m kanat yarıçapında idi. Modern bir türbün şimdi 54 m kanat yarıçaplı ve 1000 KW lık jeneratör gücüne erişmiştir. Bu, yılda 2-3 milyon kwh enerji üretecektir ve bu, ailenin yıllık evsel enerji tüketimine denktir. En son üretilen rüzgar türbünlerinde kw lık bir jeneratör ve m lik kanat çapı vardır. Danimarka nın Kuzey denizi kıyılarındaki en son kurulan rüzgar çiftlik alanındaki, Horns Rev, ( toplam 160 MW ) lık 80 rüzgar türbünü ile yılda 600 bin kwh ( 600 MWh ) enerji üretimi yapılacaktır. Bu 150 bin evin yıllık tüketimine veya Danimarka daki ( toplam 5 milyon nüfus) tüm buzdolaplarının tükettiği enerjiye eşit olacaktır. Rüzgar gücü Avrupa da 2002 Ocak ayında online olarak 17 bin MW dan
51 daha fazladır, bu 10 milyon evin dahili evsel elektrik tüketimini karşılamaktadır. Dünya çapında 24 bin MW kurulu güç vardır. Bu, 1971 yılına kadar dünya üzerinde kurulmuş nükleer gücün toplamına eşittir. 5. Rüzgar Enerjisi Gelişmiş Bir Teknolojidir Aerodinamik, yapısal dinamik ve mikrometeorolojideki teknolojik gelişmeler rüzgar türbün motoru alanında ( yıllarında ) her m kare için yıllık enerji üretiminde %5 lik bir artış sağlamıştır. Yeni teknoloji yeni rüzgar türbünlerinde sürekli olarak uygulanmaktadır. 6. Rüzgar Enerjisi Ucuzdur Halen rüzgar enerjisi en ucuz olan yenilenebilir enerji kaynağıdır. Rüzgarın enerji içeriği küpü ile değiştiği için, ( yani rüzgar hızının küpü ile ) rüzgar enerjisinin ekonomisi, ağırlıklı olarak yerin ne kadar rüzgarlı olduğuna bağlıdır. Ayrıca, çok sayıda türbünden rüzgar çiftliği oluşturulduğunda ölçeğin toplamının ekonomileri vardır. Bugün elektrik gücü şirketlerine göre, Avrupa da elektriğin
52 topluma maliyeti (sosyal maliyet) rüzgardan her kwh elektriğin maliyeti, kömür yakan duman ölçer aleti olan yeni bir güç istasyonunki ile aynıdır, yani 1 kwh lık güç 0.04 Amerikan doları civarındadır. Avrupa daki R&D gelecek yıllarda rüzgardan üretilen enerjinin maliyetinin yüzde olarak daha düşeceğini göstermektedir. 7. Rüzgar Enerjisi Emniyetlidir Rüzgar enerjisi çevreye zararlı emisyonlar veya herhangi bir atık bırakmaz. Rüzgar enerjisi ispatlanmış bir emniyet kaydına sahiptir. Rüzgar endüstrisinde var olan tehlikeli kazalar sadece kurulma ve bakım işleriyle ilgilidir. 8. Rüzgar Türbünleri Güvenilirdir Rüzgar türbünleri sadece rüzgar estiği zaman enerji üretir ve enerji üretimi rüzgarın her hamlesi ile değişir. Bir rüzgar türbününe etki eden değişken kuvvetlerin, türbün işletim süresinde makinada yıpranma ve aşınma yapacağı beklenebilir. Bu sebeple türbünlerin endüstri standartlarına göre tam olarak inşa edilmesi zorunludur. Yüksek kaliteli modern rüzgar türbünleri %98 in
53 üzerinde bir mevcudiyet faktörüne sahiptir. Türbünler ortalama bir işletim üzerinden yıl içinde %98 saatten daha fazla sürede çalıştırılmaya hazırdır. Modern rüzgar türbünleri sadece her 6 ayda bir bakım ve kontrol ister. 9. Rüzgar Enerjisi Karasal Kaynakların Ne Kadarını Kullanır? Tipik bir rüzgar türbün park alanında, alanın % 1 inden daha az bir kısmı rüzgar türbünleri ve ona giden yolları kaplar. Arazinin kalan %98 inde tarım, hayvan otlatması yapılabilir veya alışıldığı şekilde kullanılabilir. Rüzgar türbünleri enerjiyi rüzgardan çıkardığı için bir rüzgar türbününü gerisinde önündekinden daha az rüzgar (daha çok türbülans ) vardır. Bir rüzgar parkında rüzgar türbünleri bir diğerini çok fazla gölgelememek için 3-9 çap arasındaki bir uzaklıkla yerleştirilmek zorundadır ( 5-7 çap mesafesi en yaygın olarak kullanılandır). Eğer tek yönlü özel bir hakim rüzgar yönü varsa, örneğin batı, türbünler batı yönünden rüzgarı dik açı ile alacak konumda sıkça yerleştirilebilir ( yani
54 Kuzey- Güney doğrultusunda batıya bakacak şekilde dizilebilir). Her ne kadar bir rüzgar türbünü her yıl milyon kwh enerji üretmek için 36 m karelik bir yer kullanırsa, tipik bir biyoyakıt santrali her yıl 1.3 milyon kwh üretmek için 154 söğüt ormanına gerek duyar. Aynı miktarda elektriği üretmek için güneş pilleri 1.4 hektarlık bir alana ihtiyaç duyacaktır. Hidro santral ise aynı güç için 200 hektarlık bir alana ihtiyaç duymaktadır. 10. Rüzgar Enerjisi Arazideki Varlıklara Saygılı Mıdır? Rüzgar türbünleri ekonomik amaçlarla, açık arazilerdeki rüzgarlı alanlara kurulduğu için açıkça gözle görünür durumdadır. Kurmadan önceki dikkatli görselleştirme çalışmaları ile, daha iyi bir dizayn ve renklendirme gibi, rüzgar türbünlerinin görsel etkileri geliştirilebilir. Bazı insanlar silindirik çelik tüpler yerine kafes örgü kuleyi tercih eder, türbünü daha az görünür yaptığı için. Arazide geleneksel mimari ile eşleştiğine ait çok bir bilgi bulunmamaktadır. Rüzgar türbünleri her durumda görünür
55 olduğu için arazideki insan yapımı ya da doğal özellikleri vurgulamak için türbünleri kullanmak ekseriya iyi bir fikirdir. İnsan ürünü diğer yapılar gibi, iyi dizayn edilmiş rüzgar türbünleri ve rüzgar parkları ilginç perspektifler verebilir ve arazileri yeni mimari değerlerle donatabilirler. Rüzgar türbünleri Avrupa da uzun yıllardan beri bir kültür değeri olarak zaten mevcuttur. 11. Ekolojik Etkiyi Minimum Yapan Rüzgar Projeleri Rüzgar türbün üreticileri ve rüzgar çiftliği geliştiricileri, dağlar, kırlar veya off-shore alanlarda rüzgar çiftlikleri kurulması gibi hassas alanlarda, yapı işlerinin ekolojik etkilerini azaltma konusunda oldukça tecrübe kazanmışlardır. Kurma işleminden sonra etrafı orijinal duruma getirme, türbün geliştiricileri için rutin bir iş olmuştur. Bir rüzgar türbünü faydalı bir işlev gördükten sonra, temeller tamamen uzaklaştırılabilir veya yeniden kullanılabilir. Bir rüzgar türbünü sökülüp bir tarafa alındığında o yer ilk durumuna getirilmek için düzenlenir, bu işler genelde türbünün maliyeti içindedir.
56 12. Rüzgar Türbünleri Yaban Hayatı İle Barışık Durumdadır Sığır ve geyikler türbün altında otlayabilir, koyunlar altlarında gölgelik arayabilirler. Kuşlar insan yapımı elektrik güç santralları, direkler ve binalara çarpmaya meyilli iken, doğrudan rüzgar türbünlerinden etkilendikleri çok ender görülür. Avrupa da yapılan yakın zamanlı bir çalışma kuş ölümlerinin rüzgar çiftliklerinin kendilerinden ziyade türbünlerden uzakta elektrik taşıyan güç hatlarından daha fazla etkilendiklerini ortaya koymuştur. Gerçekte, rüzgar türbününe bitişik kafeslerde yaşayan ve üreyen şahinler vardır. Hollanda, Danimarka ve Amerika da yapılan çalışmalar rüzgar türbünlerinden kuşlar üzerine olan etkinin, yol trafiğinden olan etkilerle karşılaştırıldığında yok sayılabilecek kadar az olduğu şeklindedir. 13. Rüzgar Türbünleri Daha Dikkatli Yerleştirme İster Rüzgarın enerji içeriği rüzgar hızının küpü ile, (yani hızın 3. kuvvetiyle) değişir. Rüzgar hızı iki katına çıktığında enerjisi 8 katına
57 çıkar. Üreticiler ve rüzgar çiftliği geliştirenler, bu sebeple mümkün olan en rüzgarlı alanlarda türbün yerleştirmeye ekstra dikkat gösterirler. Bölgenin pürüzlülüğü, yani bölgenin yüzeyi, binalar, ağaçlar, çalılar ve bitkilerin varlığı bile lokal rüzgar hızını etkiler. Çok dalgalı yüzey veya yanı başındaki büyük engeller enerji üretimini azaltan ve türbünlerde aşınmayı artıran, türbülans oluşturabilirler. Bir rüzgar türbününün yıllık enerji üretiminin hesaplanması oldukça karışık bir iştir. Alanın detaylı haritalarını gerektirir ( hakim rüzgar yönlerinde 3 km mesafeye kadar bir alanda ve en az 1 yıllık bir peryot için doğru rüzgar ölçümleri ile ). Tecrübeli üreticiler veya danışman firmalardan tavsiyeler, bir rüzgar projesinin ekonomik başarısı için esastır. 14. Karadaki Rüzgar Türbünleri Oldukça Ekonomik Olabilir Rüzgar projelerinde, kıyıya yakın rüzgar şartları ideal şartlar olarak görülmesine rağmen, gerçekte rüzgar türbünleri için kara içlerinde uygun alanlar bulmak mümkündür.
58 Bir tepe veya bir dağ üzerinden rüzgar geçerken, hava sıkıştığı için, önemli derecede rüzgar hızı artar. Hakim rüzgar yönlerinde bulunan geniş tabanlı tepeler bu sebeple rüzgar türbün kurulma alanları olarak idealdir. Hız artırıcı etkiler konusunda yüksek rüzgar kuleleri bir rüzgar türbününün enerji çıktısını artırmanın bir yoludur, çünkü rüzgar hızı ekseriya yerden yukarı çıkıldıkça önemli derecede artar. Düşük rüzgar alanlarında, üreticiler elektrik jeneratörünün boyutu ile karşılaştırıldığında büyük rotor alanlı özel türbün versiyonları ile destek sağlayabilirler. Böyle makinalar, bazı yüksek rüzgar hızlarındaki enerji potansiyelini kullanamamalarına rağmen nisbeten düşük rüzgar hızlarında pik üretime erişeceklerdir. Üreticiler dünyanın her yanında lokal rüzgar şartlarına uyumluluğu giderek artan türbünler üretmektedir. 15. Rüzgar Enerjisi Elektrik Gridi İçine İyi Entegre Olur Rüzgar gücünün en büyük zorluğu değişkenliğidir. Büyük elektrik gridlerinde, tüketicilerin talebi de değişken olduğu için,
59 elektrik şirketleri başlıca üretim biriminin bozulması durumunda çalışacak yedek bir kapasiteyi atıl olarak bulundururlar. Eğer güç üretici bir şirket tüketicilerin talebini yönetebilirse, rüzgar türbünlerinden negatif elektrik tüketimini de o, teknik olarak yönetebilir. Gride bağlı ne kadar fazla türbün varsa, bir türbünden olan kısa süreli dalgalanmalar bir diğerinden olan dalgalanmayı yok edecektir. Türbünlerden bu şekilde üretilen elektriğin %25 inden fazlası rüzgarlı kış geceleri boyunca üretilmiş olan enerjiden desteklenmektedir. 16. Rüzgar Enerjisi Ölçeklendirilebilir Bir Teknolojidir Rüzgar enerjisi uygulanabilir uygulamaların her türünde kullanılabilir. Örneğin, deniz fenerlerindeki küçük batarya doldurucularından, uzak yerleşimlerdeki ailenin elektrik tüketimini karşılayabilecek, endüstriyel ölçekli 1.5 MW kapasiteli türbünlere kadar. Diğer ilginç ve ekonomik uygulamaların bir kısmı, dünyanın her tarafında küçük izole edilmiş dizelle güçlendirilmiş jeneratörlerin birlikte
60 kullanıldığı rüzgar enerji uygulamalarını kapsar. Atlantik ve Akdeniz deki adalarda deniz suyunu tuzundan arındıran santraller son zamanların örneklerindendir. 17. Rüzgar Enerjisi Gelişen Bir Ülkede İdeal Bir Teknolojidir Rüzgar türbün dizaynı yüksek tekno endüstri olmasına rağmen, rüzgar türbünleri gelişmekte olan ülkelerde kolayca kurulabilir, hizmet edebilir ve lokal kontrolu de yapılabilir. Türbün üreticileri türbün kurucu personel için eğitim imkanı sağlar, lokal çevrede iş yaratır. Üreticiler çok kere türbünün ağır parçalarını, kule gibi, kurma hızı belli bir seviyeye erişinceye kadar lokal olarak üretir. Rüzgar türbünleri kurulduktan sonra, gelişmekte olan ülkelerdeki diğer elektrik üretim teknolojilerini tökezleten yakıt gibi pahalı destekleri istemez. Bugün Hindistan büyük ölçüdeki lokal üretimi ile dünyanın rüzgar enerji teknolojisine sahip ülkelerinden biridir. 18. Rüzgar Enerjisi İş Temin Eder Bugün ( 2002 ) rüzgar enerjisi den fazla kişiye iş sağlamaktadır. Rüzgar
61 endüstrisi, olgunlaştıkça ve yeni pazarlarda daha fazla üretildikçe daha çok uluslu bir hal alır. Sadece Danimarka da den daha fazla kişi rüzgar enerjisinde, türbün dizaynı, parçalarının imalatı veya danışmanlık ve mühendislik hizmetleri veren şirketlerde iş sahibidir. Bugün bazı ülkelerde rüzgar endüstrisindeki istihdam oranı balıkçılık endüstrisi gibi, bazı iş kollarından daha fazladır. Rüzgar türbünlerinin üretiminde diğer ülkelerde jeneratör, dişli kutusu,.., gibi türbün parçalarının imalatı veya türbün kurulması alanlarında iş imkanı da sunulur. 19. Rüzgar Enerjisi Popülerdir Birkaç Avrupa ülkesinde yapılan oylamadan çıkan görüş, halkın %60dan fazlasının elektrik temininde rüzgar enerjisinin payının daha fazla olmasını istediği şeklindedir. Bir gazete tarafından 2001 de yapılan oylamaya göre, avrupalıların %65 i, elektrik temininde rüzgar enerjisinin payının daha fazla olmasının iyi bir fikir olduğuna inanmaktadır. Bu, 5 ve 10 yıl önce yapılan iki oylamanın sonucuyla tam olarak benzerdir. Enerji tüketiminde rüzgar
62 enerjisinin payındaki artışın, oylanma sonucu 1996 dan önceki beş yıllık peryot boyunca, 1991 dekinden 6 faktörlük bir fazlalık bugün iyi bilinen bu gerçeğin ifadesinde oldukça sürpriz bir karardı. Rüzgar türbünlerine yakın yaşayan halk rüzgar enerjisi lehinde %80 daha fazla bir sayıyla oy kullanmışlardır. Danimarka da den fazla aile ülkenin her tarafına dağılmış modern rüzgar türbününden en az birinde hisse sahibidir. Buradaki rüzgar gücü kapasitesinin %85 inden fazlası özel şahısların veya kooperatiflerindir. Danimarka turizminin sembolu olan Küçük Denizkızı heykeli, Kopenhag da su kenarından türbünleri seyretmektedir. Genel olarak bir alanda yeni kurulmuş modern rüzgar türbünleri turistler için bir cazibe alanı olmaya hazırdır. Geniş rüzgar çiftliklerini geliştirenler, turizm ve rüzgar çiftlikleri arasında sistematik bir ilişkiyi gösteren araştırmalar, henüz bulunmamasına rağmen, kendi çiftliklerinde turistler için merkezler kurmaktadırlar.
63 20. Rüzgar Gücü Oldukça Hızlı Büyüyen Bir Pazardır 1993 ten beri rüzgar türbün pazarının büyüme oranı her yıl %40 civarındadır, gelecek onlu yıllarda büyüme oranının %20 ler civarında olması beklenmektedir. Halen dünyada 40 kadar türbün üreticisi vardır. Dünyadaki türbünlerin hemen, hemen yarısı Danimarkalı üreticilerin yapımıdır. Rüzgar enerjisi gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde aynı benzerlikte yer tutmaya başlamıştır. Gelişmiş ülkelerde rüzgar enerjisi kirleticiden bağımsız olduğu için çoğunlukla talep edilmektedir. Gelişmekte olan ülkelerdeki popülaritesi türbünlerin çabuk kurulması ve petrol masrafı istememesiyle bağlantılı görülmektedir. Rüzgar türbün endüstrisi 6 milyar Amerikan doları ile oldukça parlak geleceği olan bir endüstridir. 21. Rüzgar Türbün Endüstrisinde Dünyanın Büyüklerinden biri Danimarka dır 2001 yılında, Danimarka daki rüzgar türbün şirketleri MWlık yeni üretim kapasitesi
64 ile orta büyüklükteki beş nükleer güç bloğuna eşdeğer olarak, dünya türbün pazarının yarısına sahip olmuşlardır. Elektrik üretimi için modern rüzgar türbünlerinin geliştirilmesinde de 1891den beri uzun bir geleneğe sahiptirler
ME 331 YENİLENEBİLİR ENERJİ RÜZGAR ENERJİSİ. Ceyhun Yılmaz. Afyonkocatepe Üniversitesi
ME 331 YENİLENEBİLİR ENERJİ RÜZGAR ENERJİSİ Ceyhun Yılmaz Afyonkocatepe Üniversitesi Teknik olarak her iki cihaz da türbin olmasına rağmen, akışkandan enerji ürettiğinden, mekanik enerji üretimi için kullanılan
Kendi rüzgar enerjinize yatırabileceğiniz en akıllı yatırım De Blauwe Molen. www.windenergyholland.com
Kendi rüzgar enerjinize yatırabileceğiniz en akıllı yatırım De Blauwe Molen www.windenergyholland.com www.windenergyholland.com Blauwe Molen ile akıllıca girişim yapmak Blauwe Molen kendi rüzgar enerjinize
DENİZ AKIMLARI ENERJİSİ VE TÜRBİNLERİ N.Esra ŞİMŞEK Çevre Mühendisi 2005,Adana e_simsek80@hotmail.com
DENİZ AKIMLARI ENERJİSİ VE TÜRBİNLERİ N.Esra ŞİMŞEK Çevre Mühendisi 2005,Adana e_simsek80@hotmail.com Özet: Yirmi yıl önce ham petrolde yaşanan kriz, gelişmiş ülkeleri alternatif enerji kaynaklarını araştırmaya