RÜZGAR ENERJİSİ

 

GirişRüzg.TürleriTanımlarRüzg.ÖlçümleriRüzg. EnerjisiRüzg. TürbünüRüzg. ÜreteçleriRüzg. SantralıÇevresel EtkilerTürkiye'de Rüzg.Enj

 

ÇEVRESEL ETKİLER

Rüzgar enerjisi temiz bir enerji kaynağıdır. Bugün dünyanın en önemli çevre sorunu, havaküreye CO2 salımı artışından ve sera etkisinden kaynaklanan küresel ısınmadır. Rüzgar santralları CO2 Salı nı mı oluşturmaz. Rüzgar enerjisi ile elektrik üretimi yöntemi, çevre dostu, asit yağmurlarına yol açmayan, atmosferik ısınmaya yol açmayan, CO2 salınımını azaltan fosil yakıt tasarrufu sağlayan, radyoaktif etkisi olmayan bir yöntemdir. Ayrıca rüzgar enerjisi ham madde sıkıntısı olmayan sürekli ve sonsuz bir enerjidir. Ekonomik üretim sağlayan teknolojik gelişimi hızlı, döviz kazandırıcı, dışa bağımlı olmayan, kısa sürede devreye alına bilinen ve kısa sürede söküle bilinen yönleri ile ileri teknoloji kullanarak elde edilen bir güç kaynağı durumundadır. Rüzgar santral ları nın  görsel ve estetik olarak kişileri rahatsız etmesi, gürültü yapması, kuş ölümlerine yol açması, gerek radyo ve gerekse TV alıcılarına  parazitler oluşturması gibi olumsuz çevre etkileri ile kaza olasılıkları da bulunmaktadır. Bazı ülkelerde Milli Park lar  içerisinde sınırlı sayıda rüzgar türbünleri kurulabilmektedir. Türbünlerin haberleşmede parazit oluşturması ise 2-3 km alanda sınırlı kalmaktadır. Ancak, rüzgar türbünü teknolojisinde gelinen bu günkü nokta  tüm bu olumsuz etkileri  son derece azaltmış  veya ortadan kaldırmıştır. Yine de santral kurulacak sitelerde bu olgulara dikkat gösterilmesi gerekmektedir.

Dünyadaki enerji rezervlerinin durumu dikkate alındığında, rüzgar enerjisinden yararlanmanın, hem çevresel açıdan hem de kayak varlığı açısından ne denli önemli oldğu anlaşılmaktadır.

Dünya enerji rezervi, tükenme yıl olarak rüzgar ile birlikte aşağıdaki çizelgede verilmiştir.

 

Nükleer enerji :

200  yıl

Kömür :    

200 Yıl

Gaz :

65 Yıl:

Petrol:

40 Yıl

Rüzgar:

  Sonsuz

CO2   Salımı 

Rüzgar türbünleri CO2 Salınımının azal tımın da son derece önemlidir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan 500-600KW”lık bir türbün yılda ortalama 1.1 milyon kWh enerji üretir. 1 kWh”lık bir  enerji üretmek için fozi kökenli yakıtlarda yaklaşık 0.7kg CO2 ortaya çıkar. Dolayısıyla belitrilen bir türbün yılda 1.1 milyan kWh lık enerji üretirken 1.1 milyan X 0.7 kg, yaklaşık olarak 750 ton her yıl CO2 salınımı önlemiş olur.

Danimarka Çevre Bakanlığı kestirmelerine göre, bir kömür santrali 25 yıl ömre sahip rüzgar türbününün ürettiği enerjiye eş değer enerji üretmek için bu türbünden 360kat SOx ,NOx  ve CO2  salımı üretmektedir. Bir rüzgar türbünü ile eş değer bir kömür santrali nin 25 yıllık bir sürede ürettiği salımların kıyaslaması aşağıda  verilmiştir.

 

 

    SOx (ton) 

    NOx (ton)  

  CO2 (ton)

Rüzgar

    40 Kg    

   0.3

87

Termik

14       

108

   31.326

 Rüzgar enerjisi çevre dostu, çevreye zarar vermeyen enerji üretim biçimidir.  Dünyada en çok kmömür yakıtlı termik santrallerden elektrik üretilmektedir. 1kWh lık enerjinin rüzgardan üretilmesiyle aşağıdaki miktarlarda kirletici yayı lımları önlenmiş olur.

 

2,114

gram CO2

7.1

gram SO2

2.8

gram NOx

0.9

garm CO2

0.18

gram toz

Rüzgar Enerjisinde Kara Kullanımı

Rüzgar santrali nin birim kurulu güç başına toplam alan gereksinimini 0.1-0.2km2/MW arasındadır. Ancak, rüzgar santrallarında türbünlerin kapsadığı gerçek alan, santral toplam alanının %1-1.2 si kadardır. Türbünlerin aralarında tarım ve hayvancılık yapılabildiğinden, arazi kaybı söz konusu değildir. Bir rüzgar santralı ile bir hidroelektrik santralın kara kullanım miktarları  hem kurulu güç hemde enerji üretimi açısından aşağıdaki çizelgede verilmiştir.

 

Hidro

160-9000 km2/GW

Rüzgar

47-160 km2/GW

Hidro                     

0.75 km2/GWh

Rüzgar                  

0,12 km2/GWh

Rüzgar Santrallerinde Su Tüketimi         

Alışılagelmiş enerji üretiminde su, termodinamik çevrim, kömürün temizlenmesi ve yanma sürecinde kullanılır. Kullanım miktarları, 

Nükleer

2.3 

  litre/kWh

Kömür   

1.9

//       //

Petrol  

1.6

 //       //

Kombine çevrim

0.95

 //    //

Rüzgar

0.004

  //       //

Böylece rüzgardan birim elektrik enerjisi üretiminde nükleerden 600 kat daha az, kömürden 500 kat daha az su tüketildiği görülür. Rüzgar türbünlerinin rotor kanatlarının toz ve pislikten temizlenmesi için su kullanılır. Yağışlı yerde çalışan türbünün kanatları bu şeklide temizlenemez. Temizlik yapılmaz ise türbünün başarımı ve önrü azalır. Düzgarda su kullanımı, 250kW”lık türbün için %25 kapasite çarpanı dikkate alınarak kanatların yılda 4 kez temizlenmesine göre hesaplanmıştır. 

Kuşlar ve Rüzgar Türbünleri

Kuşlar sık sık yüksek gerilim hatları, direkler ve bina pencereleri ile çarpışırlar. Trafikteki araçlar tarafından öldürülürler. Kuşlar nadiren rüzgar türbünleri tarafından  sıkıntıya uğrarlar. 60m çapında 2MW lık bir rüzgar türbünü nedeniyle kuşlar gece ve gündüz için uçuş yollarını 100-200 m uzaktan türbünden emniyetli şekilde değiştirdikleri belirlenmiştir. Ancak, kuş çarpması ve ölümünün en çok gerçekleştiği yer ABD deki “altomont Pass” rüzgar parkı olmuştur.  Aslında yapılan araştırmalar, yüksek gerilim hatlarının ve rüzgar parkından gelen ara hatların kuşlar için rüzgar santralinin olduğu yerden daha tehlikeli olduğunu göstermiştir. Bazı kuş türleri diğerlerine göre rüzgar türbünlerine daha çabuk alışmaktadırlar. Buna rağmen kuş sığınakları ve kuşların toplu yaşadıkları yakın yerlere rüzgar parkı kurulmasına dikkat edilmeli ve önemli kuş göç yolları rüzgar santrali kurulmasında dikkate alınmalıdır. Deniz-üstü rüzgar türbünlerinin özellikle su kuşlarına herhangi bir olumsuz etkisi saptanmamıştır.

Rüzgar türbünleri yerleşim yerlerine yakın kurulursa, bu yerleşimin insanlar üzerinde görüntü ve gürültü etkileri olur.

Ancak, 500kW lık bir türbünün 8m/s de yaklaşık 250 m uzaklıkta yapacağı gürültü, olağan gündüz gürültüsüne eş değerdir. Dünyanın çeşitli rüzgar santrallarının olduğu yerlerde yapılan araştırmalar,  rüzgar parkına 2-3 km uzaktaki insanların %50sinin üzerindeki bölümünde gürültünün olumsuz bir etkisi olmadığı belirlenmiştir. 

Mekanik Gürültü Salımları

Mekanik gürültü, dişli kutusu, jeneratör ve yedek motorların oluşturduğu gürültüdür. Mekanik gürültü, akustik kılıfların kullanılması, özel dişlilerin kullanılması ve dönen parçaların ses emici malzeme ile kaplanması gibi birçok teknik kullanılarak azaltılabilir. Metal parçalar,l vites kutusunda, şaftta ve üreteç içinde bir biriyle sürtünmeden ve etkileşimden dolayı ses yaparlar. 1980 lı yıllarda bu ses düzeyi önemli düzeylerde bulunmakta iken, araştırma, geliştirme ve teknolojik ilerleme nedeniyle bugün sorun olmaktan çıkmış durumdadır.

 

Ses düzeyi ölçümü (desibel ölçeği)

 

İşitme eşiği

Fısıltı

Konuşma

Şehir trafiği

Rock konser

10m ötede jet motoru

0

30

60

90

120

150

.. dB ölçeği, logaritmik ölçektir.

 

Rüzgar Türbinlerinde Ses                                   

Aerodinamik gürültü, hava içinde dönem kanatların hızına bağlı olarak artar. Gürültü etkisi, topgrafik ve yerleşim bölgelerinin yakınındaki yerlere göre rüzgar türbün le rinin özenli yerleştirilmesi ile kolayca azaltılabilir. Rüzgar santralı içerisindeki ses, geliştirilmiş türbün lerin bulunduğu ortamda bile 85dB kadardır.

Gürültü bu gün için son derece küçük bir sorun durumuna gelmiştir. Günümüzde hemen hemen yeni türbünlerin ses salımları yaklaşık olarak aynıdır. Yeni tasarımlar ve en yakın yerleşimler en az 500 m ilerde olacağına göre yerleşimlerin alacağı ses son derece azdır. Öte yandan hiçbir yerin tümüyle sessiz olması olanaklı değildir. Kuşlar, insan etkinlikleri ve yaklaşık 3-7m7s deki rüzgarda ağaçlar, yapraklar, çalılar, direkler, ses potansiyeline sahiptir. Rüzgar türbününden doğru olarak sesi kestirmek son derece zordur. 8m/s ve üzerindeki rüzgar hızlarında olan ses bile modern rüzgar türbünlerinin ses salımlarını tartışmak için oldukça azdır.

İnsanların ses ve gürültü algılaması çok değişkendir. Çoğu insan komşusundan gelen radyo sesi daha düşük olmasına rağmen, deniz kenarlarında dalga sesi dinlemeyi sever. Ayrıca, komşunun dinlediği müzik türü de farklı bir içerik taşıyabilir. Deniz dalgaları beyaz gürültü yapar.ama insan beyni bazı rast gele sistematik içerikleri algılama ve çözümlemede kayıtsız kalmaz. Ayrıca, komşunuzu sevmiyorsanız, gürültü iyice artar gibi olur. Ses uzmanları, gürültüyü, istenmeyen ses olarak tanımlar. Gürültü ve ses arasında algılama farkı oldukça psikolojik bir olay dır. Gürültü ile ses modellemisin yapma oldukça zordur. 

Rüzgar Türbünlerinin Görsel Etkisi

Rüzgar santarallarının yayagın olarak olduğu Danimarka, Almanya ve Hollanlda gibi ülkelerde yapılan çalışmalar, rüzgar türbünleri yanında yaşayan insanların genellikle şehirlerde yaşayanlara göre türbünleri daha uygun bulduklarını göstermiştir. Büyük türbünler, birkaç küçük türbünün ürettiği kadar enerjiyi üretebilirler. Bunun, daha düşük bakım maliyetleri olduğu gibi ekonomik üstünlükleri de olabilir. Estetik açıdan, büyük türbünlerin çevre içerisinde bir avantajı olabilir çünkü büyük türbünler genellikle küçük türbünlerden daha düşük dönme hızına sahiptir. Bu yüzden büyük türbünler, hızlı dönen cisimlerin gözde yaptığı olumsuz etkiyi yapmazlar.

Kafes veya boru biçiminde iki temel kule tipi vardı. Boru biçiminde olan kuleler genelde daha hoş görünümlüdlülr. Kuleler çelik kafes, çelik konik boru, çelik silindir, beton konik boru ya da silindir biçiminde yapılmaktadır.  Kafes kulelerin dışındaki yapılar, iki ya da üç parçalıdır.  Kafes kule ucuzdur ancak görüntü kirliliği nedeni ile hemen hemen terk edilmiştir. Gürültü kirliliğini engellemek ve estetik görünüm için kafes kulelerin yerini boru tipi kuleler almıştır.

Rüzgar santrallarının turizmi ve turistleri etkilediğine dair her hangi bir bulgu yoktur. Santrallerin yerleşim ve turizm alanlarından uzakta kurulması gerektiği ve kurulduğu da unutulmamalıdır. 

Rüzgar Enerjisi Ekonomisi

Rüzgar enerjisi en ucuz yenilenebilir enerji kaynaklarından bir tanesidir. Son yıllarda yeni ve çevreyi daha az kirleten bir termik santral  ile yarışabilir düzeye gelmiştir. Rüzgar enerjisinden, nükleer santrallerden daha ucuz enerji üretilebilmektedir. Rüzgardan elektriğin üretilmesi bir çok etkene dayanmaktadır. Ancak, iyi ve rüzgarlı bir site de  kurulan bir santralden üretilen enerji 4cent/kWh a kadar üretilebilmektedir. Ancak, küçük gülü rüzgar santrallerinde üretilen enerjinin birim maliyetinin daha yüksek olacağı unutulmamalıdır.

1980 lerde rüzgarda üretilen elektriğin  fiyatı 25cent/kWh iken, 1998 de rüzgar türbünlerinin gelişiminde koşut olarak ortalama 5-8cent/kWh olmuştur. Rüzgar enerjisi bedava bir enerji kaynağı değildir. Rüzgarın fiyatı yoktur, ama taşıdığı enerjinin tutularak istenilen biçime çevrilmesi için yatırım ve harcama gerektiren rüzgar türbün-üreteç sistemlerine gerek vardır. Bu nedenle rüzgardan üretilen elektriğin bir maliyeti bulunur. Sağlanan teknolojik gelişmeler ve verim artışları ile bu maliyet sürekli düşürülmüştür. Ortalama 25yıl amortisman süresi olan türbinler için ilk yatırım gideri ABD de 750$/kW düzeyine indirilmiştir. Ancak, Avrupa ve dünya piyasasında modern rüzgar türbünlerinin kuruluş maliyeti 1.400$/kW a kadar çıkmaktadır. Rüzgar enerjisi kullanımının daha da gelişebilmesi için bu fiyatın 1000$/kW ın altında kalması gerekmektedir. ABD de 1981 yılında ilk rüzgar enerjisi projelerinde rüzgar elektriğinin birim maliyeti 30cent/kWh iken 15 yıl sonrasında 5cent/kWh ın altına düşürülmüş olup 1997 yılında 3.5cent/kWh a kadar inen  uygulamalar vardır. Avrupa”da rüzgar  elektriğinin en yüksek maliyeti 10.2cent/kWh ile kurulu gücün en çok olduğu Almanya da görülmekte, en düşük maliyet ise İngiltere de 5.7cent/kWh düzeyinin altında bulunmaktadır. Bu gün için santral kurmada önemli olan 450-750kW lık türbünlerin ortalama fiyatı 1.000$/kW dolayındadır. 1.000kW ve daha büyük üçlü türbinler, henüz yeni geliştirilen yeni teknoloji ürünü makineler olduklarından, bunların fiyatları 1.400$/kW  ın üzerine çıkabilmektedirler. Genelde türbün gücünün artması ile türbün fiyatı düşmektedir.

Bir kömür santralinden üretilen elektriğin çevre maliyeti 5cent/KWh ı aşabilmektedir. Rüzgar santrallerinin kuruluş maliyeti 1000$/kW düzeylerine indirilmiş olduğundan bu santraller çevre ile uyumlu ekonomi açısından klasik santrallerle yarışabilecek duruma gelmişleridir. Fosil yakıtlara karbon vergisi getirilirse, rüzgar enerjisi çoğu ülke için öncelikli konumlar yakalayabilir. Yüksek bir karbon vergisi rüzgar enerjisinin yaygın olarak kullanılmasını, planlanandan 5-10 yıl daha erkene alabilir. Genel olarak iyi bir rüzgar santralinde toplam üretim maliyetinin 0.05-0.10$/kW olacağı söyle ne bilinir. Toplam üretim maliyetini en çok etkileyen etken rüzgar hızı dır. Yıllık enerji üretimi rüzgar bağlı olarak rüzgar santralinde   değiştiği için, tek bir enerji alış fiyatı yerine çoğunlukla rüzgar hızı aralığına bağlı olarak değişmektedir.

Düşük rüzgar hızları için yapılan makinelerin  rotor çapı büyük olduğu için, büyük hızlar için küçük rotor çaplı makineden pahalı olacaktır. 150kW lık makine ile 600kW lık makine arasındaki fark güce bağlı olarak 4 kat değil 3 kattır. Pani 150kW”lık makinelerin yapılması için gerekli olanlar 600kW tan çok farklı değildir. Örneğin güvenlik donanımı ve elektronik ögeler hemen hemen aynıdır. Ayrıca, park işletimi tek tek türbün  işletiminden daha ekonomiktir.            

Rüzgara Çevre Kredisi                                                         

Bir çok hükümet ve elektrik şirketleri yenilenebilir enerji kaynağı kullanımını yaygınlaştırmak ve çekici duruma getirmek istemektedir. Bu yüzden rüzgar enerjisine bir pirim verilir. veya değişik avantajlı ödemelr yapılır. Kapasite kredisi, kurulu güce verilen pirimdir. 

Şebeke               

Rüzgar parkının şebekeye bağlantısı ile ilgili değişkenler, bağlantının yapılacağı yerdeki kısa devre gücü ile (ülkeden ülkeye ) değişmektedir. Örneğin, bu onan Almanya da %2, Türkiye de %5 (bu oranın daha iyileştirilmesi ile ilgili çalışmalar TEAŞ tarafından sürdürülmektedir.) 

İş Gücü                  

Dünyada rüzgar endüstrisinde, toplam 10.000MW”lık kapasite ile birlikte yaklaşık olarak 30.000 kişin üzerinde iş gücü olanağı sağlamıştır. Bu rakam doğrudan ve dolaylı işgücünü içermektedir. Danimarka da rüzgar endüstrisinde 8.500 kişi çalışmaktadır.