SARKAÇ JENERATÖRLÜ RÜZGÂR TÜRBİNİ
Sarkaç jeneratörlü rüzgar türbini rüzgar gücünden çok daha fazla elektrik üretmek amacıyla tasarlanmış bir rüzgar tribünüdür.
Rüzgar türbinleri genel olarak yatay ve dikek eksenli rüzgar türbinleri olmak üzere iki türlüdür fakat yatay eksenli türbinler daha yaygın olarak kullanılmaktadır.Her iki sistemde de benzer prensipler kullanılmıştır ve rüzgarın etkisiyle tek bir yönde dönen pervaneler şaftı harekete geçirmekte hareketi alan dişli kutusu veya şaftın sonunda bulunan büyük çaplı dişli sayesinde jeneratörün devri daha da artırılarak elektrik enerjisi üretilmektedir .Bu rüzgar türbinlerinde jeneratör gücünü dolaylı bir şekilde kanatlara bağlı bir şafttan almakta , şaftın jeneratörü döndürmesiyle de elektrik üretimi gerçekleşmektedir.Tek kanatlı rüzgar tribünleri olabildiği gibi iki veya daha çok kanatlı rüzgar türbinleri de kullanılabilmektedir ve tasarımlarına göre bu tribünler rüzgarı arkadan, önden ve yandan alabilmektedir .
Buluşta kullanılan parçaların şekilleri ekte verilmiştir;
Şekil 1-Sarkaçlı rüzgar türbini
Şekil 2- Sarkaçlı rüzgar türbini kesiti
Şekil 3-Kasnaklı rüzgar türbini kesiti
Şekil 4-Doğrudan dişli temaslı sarkaç rüzgar türbini
Şekil 5-Zincirli Sarkaç rüzgar türbini
Şekil 6- Sarkaçlı rüzgar türbini kesiti
Şekil 7-Sarkaç jeneratörü
Şekil 8-Kasnaklı sarkaç
Şekil 9-Dişli sarkaç
Şekil 10-Taşıyıcı sarkaç kolu yandan görünümü
Şekil 11-Kasnaklı taşıyıcı sarkaç kolu yandan görünümü
Şekil 12-Dörtlü taşıyıcı sarkaç kolu ön görünüş
Şekil 13-Kanat şeklinde tasarlanmış taşıyıcı sarkaç kolu ve sarkaç
Şekil 14-Pervaneye teğet taşıyıcı sarkaç kolu
Şekil 15- Pervanesiz sarkaç jeneratörü
Şekil 16- Pervanesiz sarkaç jeneratörünün önden görünüşü
4-Taşıyıcı sarkaç kolu
8-Sarkaç rulman yuvası
9-Jeneratör sabitleme vidası
10-Dişli kutusu sabitleme vidası
12-Taşıyıcı sarkaç mili rulmanı
13-Taşıyıcı sarkaç kolu mili
16- Gövde mili
17-Gövde mili rulmanı
18-Çapraz makaralı rulman yatağı
19-Çapraz makaralı rulman
24- Rotor kasnağı
26- Gövde borusu
28-Dişli kutusu sabitleme vida yuvası
31-Yön kontrol dişlisi
32-Yön kontrol motoru
33-Elektronik kontrol ünitesi
38- Gövde laması
39-Elektrik aktarma diski
40-Pervane mili rulman yatağı (Kademe)
41-Fırçalı elektrik akımı aktarma ucu
42-Kule rulman kademesi
44-Kanat dizaynlı taşıyıcı sarkaç kolu
45-Kanat dizaynlı sarkaç
47-Taşıyıcı sarkaç kolu borusu
50-Motor sabitleme zemini
52 Koruma kutusu
Rüzgar türbinli sarkaç jeneratörü ,pervaneye(37) bağlı taşıyıcı sarkaç kolu milinin(13) sarkaç kollarını(4) çevirmesiyle harekete geçmektedir.Sarkaç kollarına(4), üzerinde rulmanlar(6) bulunan millerle(5) sabitli sarkaçlar(3) , kolların(4) dönmesiyle sarkaçların(3) uç kısımlarında bulunan dişli(20) veya kasnağı(22) çevirmekte,buradan dönme hareketini alan ve lamalara vidalarla(10) tutturulan dişli kutusu(2),rotor kasnağı(24) veya rotor dişlisi(21), jeneratörü(1) çevirerek elektrik üretme işlemini gerçekleştirmektedir. Kasnaklar bir kayış(23) yardımıyla çevrilirken dişlilerin dön derilmesinde zincir(30) de kullanılabilmektedir.
Pervaneye de bağlı olan taşıyıcı sarkaç kolu miline(13) sabitli sarkaç kollarının(4) dönmesi esnasında sarkaçların(3) sadece konumunu değiştirmekte,kolların(4) dönmesine benzer bir hareket sarkaçlarda(3) meydana gelmemektedir. Sarkaç kollarının(4) 360 derecelik bir turunda sarkaçların(3) kendi etrafındaki dönme açısında çok fazla bir değişim olmamakta yer çekiminin de etkisiyle sarkaçlar sürekli olarak yere dik veya dik e yakın bir açı ile kalmaktadır .Kendi ağırlığıyla veya diğer bir deyişle ağırlık merkezinin aşağıda olması sebebiyle sürekli kendisini dik tutan sarkaçlar her dönme hareketinde sarkaçlara sabitli mile(5) büyük bir dönderme kuvvetiyle çevirmekte dolayısıyla sarkaçların ağırlığıyla açığa çıkan mekanik güç jeneratörler (1) aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülmektedir.Sarkaçlar(3) direkt olarak sarkaç millerine(5) sabitlenebilirken bir kol(46) vasıtasıyla da bu millere(5) tutturulabilmektedir.
Sarkaç kolları(4) ve sarkaçlar(3) her iki taraf tada eşit ağırlıktadır ve pervanenin(37) dönmesi esnasında ağırlıktan ötürü bir zorlama veya verim kaybı söz konusu değildir.Öyle ki sarkaç(3) ağırlıklarının artırılmasıyla sarkaç miline(5) bağlı dişli(23) veya kasnaktan(22) çok daha fazla tork alınabilirken sarkaçların hafif tutulması bir verim kaybına neden olacaktır. Aynı şekilde taşıyıcı sarkaç kollarının(4) belli bir uzunluğun üzerinde tutulması sistemin verimliliğini artıracaktır.
Rüzgar türbinli sarkaç jeneratörü esas olarak taşıyıcı sarkaç kolları(4) ve bu kollara asılı vaziyette duran sarkaçlara(3) dayanmaktadır.Pervanenin bir devriyle, sarkaçların harekete geçirdiği sarkaç milleri(5) yine aynı oranda dönerek bir güç üretmektedir ancak sarkaç sayısına da bağlı olarak bu dönmeden elde edilen verimin artırılabilmektedir.Sözgelimi dört sarkaçlı(Şekil 12) bir sistemden sarkaç ağırlık ve kolların(4) uzunluğuna da bağlı olarak çok daha fazla güç üretimi mümkün görülmektedir.
Rüzgar türbinli sarkaç jeneratöründe bulunan elektronik kontrol ünitesi(33) ,bir Anemometrenin (25) gönderdiği rüzgarın şiddet ve yönüyle ilgili bilgileri sürekli olarak işlemekte ve tribünün en verimli şekilde çalışmasını sağlamaktadır.Ters yönden esen bir rüzgarda yön kontrol motorunun(32) yön kontrol dişlisini(31) harekete geçirmesiyle pervane yönünü rüzgara çevirirken, rüzgarın şiddetlenmesi durumunda firen(34) sistemini devreye sokarak sistemi ya tamamen kapatmakta ya da yavaşlatmaktadır.
Taşıyıcı sarkaç kolları(4) ,sarkacın(3) miller(5) aracılığıyla asılı kalmasını sağlayan ve üzerinde rulman yatak(8) ve vida yuvaları(28) bulunan lama(29) ve yine gövde miline(16) yatak (27) vazifesi gören ve gövde lamasına(38) sabitlenmiş rulman yataklı(40) boru(26) ,taşıyıcı sarkaç kolu(4) ve destek kolundan(7) meydana gelmektedir.
Rüzgar türbinli sarkaç jeneratöründe elektrik üreten üniteler(1) mevcut rüzgar türbinlerinden ayrı olarak hareketli bir yapıdadır.Taşıyıcı sarkaç kollarına(4) vidalarla(43) tutturulan ve koroma kutusuyla(52) dış faktörlere karşı muhafaza edilen jeneratörler, dişli kutusuna(2), jeneratör sabitleme vidalarıyla(9) da tutturulabilmekte pervanenin hareketiyle birlikte elektrik üretme işlemi gerçekleşmektedir.Jeneratörün bu hareketli yapısı sebebiyle açığa çıkan elektrik önce taşıyıcı sarkaç kolu miline(13) sabitli elektrik aktarma diskine(39) oradan da gövdeye tutturulmuş olan ve sabit bir yapıda olan ve esnek uçlarıyla diske sürtünerek elektriği alan elektrik aktarma uçlarına(41) oradan da elektrik şebekesine aktarılmaktadır.
Sarkaç rulmanları(6) taşıyıcı sarkaç kolları lamaları(29) üzerinde yer alan rulman yataklarına(8) geçmektedir ve taşıyıcı sarkaç kollarına sarkaç milleri üzerinde bulunan segman kanallarına(36) geçirilen segmanlarla(35) tutturulmuştur.Benzer bir şekilde üzerinde segman kanalı(36) olan taşıyıcı sarkaç kolu mili(13), gövde içerisinde yer alan rulman yataklı(40) bir boruya(26) yine segmanlarla(35) tutturulmuştur ve bu sayede milin(13) taşıyıcı sarkaç mili rulmanı(12) içerisinde dönerken ileri-geri hareketi engellenmiştir.
Rüzgar türbinli sarkaç jeneratörü rüzgar hareketlerine göre yön değiştirebilen bir özelliktedir. Tribün bir gövde miliyle(16) kuleye(15) yataklanmış(18) çapraz makaralı bir rulman(19) sayesinde kendi etrafında dönebilmektedir ve gövde milinin(16) alt tarafında bulunan ve kule rulman kademesine(42) oturtulmuş gövde mili rulmanıyla(17) merkezde tutulmaktadır.
Rüzgar türbinli sarkaç jeneratörünü farklı biçimlerde kullanmak ta mümkündür.Taşıyıcı sarkaç kolları pervanelerin araka kısmına teğet bir şekilde monte edilebilirken(Şekil 14), kanatların daha arka kısmında bir yere de kurulabilir bir özelliktedir(Şekil 1) .Ancak taşıyıcı sarkaç kollarının pervaneden daha uzakta bir yere kurulması(Şekil 1) rüzgar kesmelerine karşı daha etkili bir sonuç verecektir.Sistem,bütünüyle kanatlara entegre de edilebilmektedir.Kanat şeklinde tasarlanan taşıyıcı sarkaç kolu(44) ve sarkaçlarla(45) hem rüzgardaki kinetik enerji mekanik enerjiye çevrilmekte hem de sarkaç hareketleriyle elektrik üretilebilmektedir(Şekil 13).
Sarkaçları kanatlardan bağımsız bir şekilde kullanılabilmektedir.Rüzgar gücünü alıp pervane göbeğine ileten kanatlar yerine bir elektrik veya fosil yakıt kullanan ve motor sabitleme zeminine tutturulmuş bir motorla(48) çark dişlisi(49)çevrilmekte, taşıyıcı sarkaç kollarının(4) kendi etrafında dön derilmesiyle elektrik üretme işlemi gerçekleşmektedir .Gövde lamasına (38) sabitlenen ayaklarla(51) taşınan sarkaç jeneratörü(Şekil 15,16) tıpkı rüzgar tribünlü sarkaç jeneratöründe olduğu gibi benzer ekipman ve parçalardan oluşmuştur ve işleyiş prensipleri aynıdır.
Rüzgar türbinli sarkaç jeneratörü tıpkı diğer rüzgar türbinlerinde olduğu gibi doğaya zarar vermeyen çevreci bir güç kaynağıdır.İklim üzerinde olumsuz sayılabilecek bir etkisi olmadığı gibi güvenilir ve sonsuza dek dönüştürülebilir bir kaynak olması nedeniyle de vazgeçilmez bir enerjidir . Yüksek maliyetlerine karşın uzun dönemli etkileri düşünüldüğünde son derece makul bir sistemdir ve sürekli artan taleplerin karşılanmasında alternatif bir çözüm yoludur.