Ruzgar Enerjisi ve Ruzgar Turbinleri Ruzgar Enerjisi Gecmiste kullanimi su pompaji ile sinirli olan ruzgar enerjisinin, gunumuzde elektrik uretim amaci ile kullanimi on plana cikmistir. Ruzgar enerjisinden elektrik uretimi, konvansiyonel enerji kaynaklariyla ekonomik olarak yarisabilir duruma gelmistir. Turkiye’de son iki yil icinde 26 ruzgar santrali kurma basvurusu yapilmistir. Bu da konunun Turkiye gundeminde yer aldiginin bir gostergesidir. Ulkemizde var olan ruzgar potansiyelinden yararlanarak elektrik enerjisi uretilmesi icin “Ulusal Ruzgar Enerjisi Programi” hazirlanarak uygulamaya konulmalidir. Bu programda 10 yillik bir donem icin politikalar, hedefler, yatirimlar, tesvikler ve Ar-Ge konulari yer almalidir. Ulkemizde ruzgar enerjisi konusunda yeterli bilgi birikimi ve teknolojik alt yapi henuz olusmadigi icin, en azindan kisa vadede teknoloji ve urun ithali gerekecektir. Ancak, teknolojideki hizli degisim sonucu eskimis olan teknolojilerin alinmamasi icin cok dikkatli olunmali, ithal olunacak makinelerin en son teknoloji urunu olmalarina ozen gosterilmeli, ilk kurulacak santrallarda bile paket ithal projelerden kacinilmali ve ilk uygulamalardan itibaren Turkiye'de yapilabilecek kisimlarin yerli teknoloji ile uretilmesi imkanlari uzerinde durulmalidir. Ruzgar gucu insanlik tarafindan binlerce yildir yaygin olarak kullanilmaktadir. Dunyada toplam 300.000 den fazla yel degirmeni oldugu bilinmektedir. Bunun disinda, yelkenlilerde ve su pompalama sistemlerinde ruzgar kullanilmistir. Dunyada ruzgar enerjisi gelismeye tum hiziyla devam ediyor. 2001 de kapasite %31 artmistir. 2020 yilinda dunyada tukelitilen elektrigin % 10’ nunun Ruzgar’dan karsilanacagi hesaplaniyor. Neden Ruzgar Enerjisi? Birlesmis Milletler devletler Arasi Iklim Ddegisikligi panelinde (UNFCCC) ruzgar nerjisi dunyayi cevresel acidan korumak ve global isinmayi onlemek icin elektrik uretiminde teknolojinin tercihi olarak saptandi. Ruzgar Enerjisinin bazi avantajlari Atmosferi kirletmez Teknolojisi ispatlanmistir Kisa surede kurulup, enerji uretmeye baslar Kapladigi alan cok azdir. Ayrica ayni alanda tarim da yapilabilir. Geri odeme suresi diger enerji turleri ile nerdeyse basa bastir. isletim ve bakim maliyeti dusuktur. Uzun omurludur. Minimum 20-30 yil. Gunes enerjisi ile karsilastirildiginda oldukca dusuk maliyetlidir. Ruzgar Turbini ekipmanlari %100 geri donusumludur. Ruzgar enerjisinden elde edilen elektrigin 3 te 1 ini gunse enerjisinden elde etmeye kalktigimizda 7 kat daha fazla maliyetli ve 1600 kat daha fazla alan gerekecektir. Burada kesinlikle Gunes enerjisinin karsisinda degiliz. Cok iyi gunes alan yerlerde, bu olanak mutlaka kullanilmalidir. Yukaridaki hesaplamalar sadece ortalama ruzgar hizi ve gunes alma verilerine gore yapilmistir. Bazi bolgelerde Gunes enerjisi, ruzgar enerjisine gore daha verimli olabilir. Burada en onemli konu kurulacak tesisin cok iyi muhendislik calismasinin yapilmasi gerektigidir. Ruzgar Turbinleri Bir ruzgar turbununun uretebilecegi elektrik enerjisi miktari, ruzgar hizina son derece bagimlidir. Enerji, ortalama ruzgar hizin enerji bilesenidir. Ornek olarak, 8m/s de elde edilecek guc 314 watt/m2 iken 16m/s de bu guc 2509 watt/m2 degerine ulasir. Goruldugu gibi, ruzgar hizi iki kat artarken elde edilecek gucte sekiz kat artma olmaktadir Ruzgar Turbinini tersine calisan bir fan olarak dusunebiliriz.. Elektrik kullanarak ruzgar olusturmak yerine , Ruzgar kullanarak elektrik uretmek ifadesi cok yanlis olmaz. Ruzgar Turbini Parcalari: -Kanatlar -Hub -Shaft -Vites Kutusu -Generator -Nacelle -Kule -Kontrol Unitesi Ruzgar Gucunun Ozellikleri Modern ruzgar turbunleri 2-3 kanatlidir. Kanat caplari yaklasik olarak 30-80 m. dir. Belli bir zaman araliginda ruzgar hizi degismez degildir. Ancak, sebekeye enerji, ruzgar jeneratoru ve kanat ozellikleri ile yaklasik olarak degismez olarak verilir. İki ruzgar turbunu arasindaki uzaklik yaklasik olarak 150-300 m arasinda degisebilir. Bu nedenle arazinin yaklasik %99 luk kismi tarim, hayvancilik ve diger amaclar icin kullanilabilir. Enerji uretimi rotor yuksekliginde ruzgar hizinin kubune ve kanatlarin supurme alanina baglidir. Ruzgar hizi yukseklikle artar, cogu turbun 30-50m kule yuksekligine sahiptir. Beklenen turbun omru en az 20 yildir. Her turbun bilgisayar sistemi ile denetlenmektedir. Ruzgardan uretilen elektrigin birim maliyeti giderek dusmektedir. 2005 yilina kadar maliyetlerin %25 azalacagi beklenmektedir. Turbun gucleri birkac kW tan birkac MW a kadar degisebilmektedir. Ruzgar turbunleri karaya kuruldugu gibi deniz lerde de kurulabilmektedir. Guc Katsayisi (Power Coefficent): bir turbunun ruzgardaki enerjiyi elektrige donusturme verimi olarak adlandirilir. Bu ruzgar turbinin enerji ciktisi asagidaki esitlik ile belirlenir. P=1/2dv3ACP P, guc ciktisi; d, hava yogunlugu; A, supurme alani; CP, Guc katsayisi; v, Ruzgar hizi Modern ruzgar turbunlerinde guc ciktisi rated power duzeyinde sinirlandirilir. Ruzgar Turbunleri Kavramlari Yatay eksenli (HAWT) veya dikey eksenli (VAWT) tur ruzgar turbunleri Onden-ruzgarli (Up-Wind) veya arkadan ruzgarli (Down-wind) ruzgar turbunleri Tek, iki veya uc kanatli induksyon veya senkron uretecli ruzgar turbunleri Durdurma veya kanat egimi denetimli ruzgar turbunleri Degismez veya degisken hizli ruzgar turbunleri Ruzgar Gucunun İletimi Ve Uretim Olaylari Dizisi 1. Ruzgar, rotoru cevirdigi icin bir dondurum uretilir. 2. Rotorun oransal olarak dusuk donme sikligi bi vites kutusu ile artirilir. 3. Vites kutusundan cikan saft, ureteci dondurur. 4. Turbun denetleme mekanizmalari, frenler ve trafolar tarafindan uretecin urettigi elektrigin orta gerilimli olmasini saglar. 5. Site kablo sistemi, site fren sistemi ve site kontrol sistemiyle site trafolarina elektrigi dagitir. 6. Site trafosu voltaji sebeke gerilimi duzeyine yukseltir. 7. Sebeke sistemi, elektrigi kullanim icin mahallelere dagitir. 8. Ara-İstasyon trafolari elektrik voltajini dusurur. 9. Dusuk yerel gerilim aglari elektrigi ev ofis ve fabrikalara tasir. . Ruzgar Turbunu Omru Eger bir otomobil ortalama 80-90km/saat lik bir hizda yaklasik 150-200 bin km yol yaparsa, bu yolu almak icin gece sure yaklasik olarak 2000saat olacaktir. Ortalama hiz dusuk ise, bu sure 3000 saati bulacaktir. Ruzgar turbunlerinin yilin 8760 saati calistigi dusunulurse 150 000 km yol yapan aracin parcalarinin degistirilmesinde oldugu gibi, bu degistire, ruzgar turbunundede olacaktir. Gunumuzde 15-16 yildan daha fazla calisan turbun olmadigi icin kesin bir omur verilmemekle birlikte, beklenen turbun omrunun 20-30 yil olabilecegi soylenebilir. Dunya da bu gun icin yaklasik 30 000 turbunun calistigi bilinmektedir. Ruzgar turbunlerinin kanatlari fiber-glass polyester malzemeden, nadiren de tahtadan yapilmaktadir. Kuleler ise, celik boru seklinde, kafes tipi veya betondan uretilmektedir. Gunumuzde yaygin kullanilan ruzgar turbunleri yaklasik 3-5m/s de calismaya baslar. Maksimum guce yaklasik 15m/s ulasir yaklasik 25m/s calismaz. Kanatlar dakikada yaklasik 15-50 kez doner, ancak degisken kanat hizli turbun cesitlerinin sayisi giderek artmaktadir. Ruzgar Turbunleri Bakimi Modern ruzgar turbunleri 20 yillik omurlerinde 120 000 saat calisacak sekilde tasarlanirlar. Bu sure, bir otomobilin 4 000-6 000 saat calisma araligindan cok daha fazladir. Pratikteki deneyimler, yeni turbun bakim maliyetleri artmaktadir. Danimarka da 1975 den beri kullanilan 4 400 turbun uzerinde yapilan calismalar,yeni uretim turbunlerinin bakim ve onarim maliyetlerinin eski uretim turbunlerin bakim ve onarim maliyetlerinden oldukca dusuk oldugu gorulmektedir. Eski Danimarka turbunlerinin yillik bakim maliyetleri, turbun yatirim maliyetlerinin %3 dolayindadir. Yeni uretim turbun lerinde ise bu oran, yatirim maliyetlerinin %1.5-2 dolayindadir. Tek bir turbunun bakim maliyeti, bir ruzgar parkindaki turbunlerin bakim maliyetinden daha pahalidir.bazi ruzgar turbunu parcalari bozulmaya ve degistirilmeye, digerlerinden cok maruz kalir. Bu, ozellikle rotor kanatlari ve vites kutusu gorulur. Ozellikle kanatlar, vites kutusu veya uretec turbun fiyatinin %15-20 arasinda degisen kismini olusturur. Turbunlerin 20 yillik tasarim omru uretecler tarafindan belirtilmektedir. Ancak gercek omur hem turbun kalitesine hemde lokal klimatolojiye baglidir. Ornegin, site”deki turbulans miktari gercek omru onemli oranda belirleyen degiskendir. RUZGAR URETECLERİ (JENERATORLER) Asenkron (induksiyon) uretecler Bunlar 3 faz asenkron olarak sebekeye baglantili kullanilirlar. Bu ureteclerin en onemli ozelligi, ucuz olmasidir. Bu ureteclerin kullanildigi turbunler sebekeden enerji alarak buyuk bir fan olarak calisabilirler. Ruzgar oldugu zaman rotor, ureteci cevirmeye baslar. Bu durumda uretec sebekeden akim cekmez sebekeye akim verir. Yani bu uretecler her durumdu sebeke ile etkilesim durumunda olurlar. Ruzgar Uretecleriyle Voltaj Uretimi Buyuk ruzgar turbunlerinde genellikle 690V uc faz elternatif akim uretilir. Akim, ruzgar turbunu yanindaki veya icindeki transformatore gonderilir. Transformator bu gerilimi yerel elektriksel sebekeye bagli olarak 10-30kV a yukselir. Cogu ureticiler 50Hz yi destekleyecek turbun uretirler. İki hiz, degisken uretecler Bazi ureticiler turbunlerini iki uretecli uretirler. Kucuk olan, dusuk ruzgar hizi oldugunda; buyuk olan, yuksek hiz oldugunda calisir. Bazi uretecler musteriye bagli olarak farkli iki hizda yapilir. Bu endustri gecen son birkac yilda cok yaygin bir hal almaya basladi. Ort. Ruzgar Gucu Yogunlugu (W/m2) Akdeniz Bolgesi : 21.36 İc anadolu Bolgesi: 20.14 Ege Bolgesi: 23.47 Karadeniz Bolgesi: 21.31 Dogu Anadolu Bolgesi: 13.19 Guneydogu Anadolu Bolgesi: 29.33 Marmara Bolgesi: 51.91