|
RÜZGAR
ENERJİSİ
Rüzgar gücü insanlık tarafından binlerce yıldır yaygın olarak
kullanılmaktadır. Dünyada toplam 300.000
den fazla yel değirmeni olduğu bilinmektedir. Bunun dışında, yelkenlilerde
ve su pompalama sistemlerinde rüzgar kullanılmıştır.
Rüzgar
Enerjisinin Olumlu Yönleri
-
Sonlu fosil kaynakların kullanımın azaltmak ve bugünkü enerji
üretim kaynaklarına destek olur.
-
·
Türbünlerin oturduğu alan çok küçüktür ve türbünler arası
alanların kullanıma olanak verirler.
-
·
Rüzgar gücünün elektriğe verimli dönüşümünü sağlar.
-
·
Ömrü dolan türbünleri söküp kaldırmak kolaydır. Arazi
yeniden kullanılabilir.
-
·
Rüzgar endüstrisi tüm dünyada gelişmektedir.
-
·
Rüzgar santrali projeleri basit ve türbünlerin bakımı kolaydır.
-
·
Teknolojik alt yapı vardır.
·
Rüzgar santralleri kurmak için gerekli kredi faiz oranları düşmüş
ve yatırımcılar için rüzgar santrali kurmak çekici duruma gelmiştir.
Rüzgardaki
Enerji: havanın ağırlığı ve hızı olması nedeniyle kinetik
enerjisi vardır . rüzgar gücünün ve enerjisinin belli bir yörede
belirlenmesi hız enerjisinden yararlanılarak yapılmaktadır.
Hız (kinetik) enerjisi=1/2 (mv2)
Burada,m, havanın kütlesi (kg); v, havanın hızı (m/s) dır.
D yoğunluğu (kg/m3) V hacmi (m3)
göstermek üzere m=Vd dir. Ve rüzgara dik (A) alanından (V) hızıyla (t) süresinde geçen havanın
hacmi V=vAt dir. Bu değer kütle eşitliğinde yerine konulursa, ve t=1 alınırsa
hız enerjisi eşitliği güç eşitliğine dönüşür.
Bir rüzgar türbününün üretebileceği
elektrik enerjisi miktarı, rüzgar hızına son derece bağımlıdır. Enerji,
ortalama rüzgar hızın enerji bileşenidir. Örnek olarak, 8m/s de elde edilecek
güç 314 watt/m2 iken 16m/s de bu
güç 2509 watt/m2 değerine ulaşır. Görüldüğü gibi, rüzgar hızı
iki kat artarken elde edilecek güçte sekiz kat artma olmaktadır. Çeşitli rüzgar
hızlarında, değişik arazı koşullarında güç yoğunlukları genel olarak
aşağıda çizelge olarak verilmiştir.
Rüzgarın
Hızının Değişimi
Yer yüzeyinden yaklaşık 1 km ye değin rüzgar, yer yüzeyininin
yüzey yapısından oldukça
etkilenir. Havakürenin alt katmanlarında rüzgar hızları sürtünmeye uğrarlar.
Bu duruma arazinin pürüzlülüğü ve engeller neden olur. Pürüzlülük ne
kadar çok ise rüzgar o kadar azalır. Su yüzeyi, rüzgarı daha az etkileyen
en pürüzsüz yüzeydir. Uzun ot, çalı ve çöp gibi pürüzlülük öğeleri
rüzgar hızını daha çok etkiler azaltır.
Türbün göbeği yüksekliğinde rüzgar hızının
kestirimi iki şekilde hesaplanır.
1.
v2=v1[In(h2/Z0)/(h1/Z0)]
Z0: pürüzlülük
uzunluğu (0,0001<=Z0<1: genelde).
2.
Hellman üstel eşitliği
Rüzgar hızının yükseklikle
değişimi Hellman Bağıntısı
ile verilir.
V=V0(H/H0)a
V, H düzeyindeki rüzgar hızı ; V0, H0
düzeyindeki rüzgar hızı; H, başvuru ölçüm yüksekliği; H0, rüzgar
hızı belirlenmek istenen yükseklik.
Düz arazilerde pürüzlülük a ile pürüzlülük
uzunluğu arasındaki ampirik bağıntılar bulunmaktadır.
Engeller ve rüzgar akışı: Engeller, arka taraflarında bozulmuş akış
alanları oluşturur. Bunlara dalgalar denir. Engel dalgaları rüzgar hızını
azaltır. Hız ve yön de hızlı değişiklikler oluşturur. Buna türbülans
denir. Engellerden ne kadar yükseğe çıkılırsa o kadar rüzgar gölgelenmesi
az olur. Yatay olarak engelin rüzgar
gölgelemesi, engel yüksekliğinin 20-30 katına dek uzanmaktadır. Eğer engel
yüksekliği kanat göbeği yüksekliğinin yarısından daha fazla ise, elde
edilecek enerji üretim sonuçları daha belirsizdir ve engelin geometrisi sonuçları
etkilemektedir. Engel etkisi açısından türbün ve engel arası uzaklık çok
önemlidir. Genelde, engel etkisi, engelden uzaklaştıkça azalmaktadır. Düşük
pürüzlü arazi üzerlerinde engel etkisi, engelden 20 km ilerde bile ölçülebilmektedir.
Engel ve türbün arasındaki arazi pürüzlülüğü, engel etkisi büyüklüğü
konusunda önemli rol oynamaktadır. Düşük pürüzlü araziler, havanın,
engelin etrafından geçmesine ve karışmasına daha kolay izin verir. Eğer
engel türbüne baskın rüzgar yönünden 1000 m den daha yakın ise, dikkate alınmalı: uzak ise rüzgar üzerinde
etkisi o kadar fazla olmamaktadır. Eğer engel türbüne, yüksekliğinin beş katından daha yakın ve yüksekliği
kanat göbeği düzeyinin yarısından fazla ise, önemli oranda rüzgara etki
yapacaktır. Ve bu durum türbün yerleşimlerinde önemli oranda dikkate alınmalıdır.
Engelin genişliği bulunduğu kesim ve
baskın yönden dolayı çok önemlidir. Engelin
geçirgenliği, rüzgarın, ilgili engelin içinden geçme kolaylığı olarak
tanımlanır. Örneğin geçirgenlik binalarda 0, ağaçlarda 0.5, ve kafes
direklerde 0.7-0.8 değerleri arasındadır.
Deniz ve göl yüzeyleri oldukça düşük
pürüzlülüğe sahiptir. Ve buralarda hemen hemen hiçbir engel bulunmaz. Ancak
denizlerde yüksek rüzgar hızlarında yüksek pürüzlülük olacağı unutulmamalıdır.
Düşük pürüzlülükte “makaslama” denilen üstel çarpan denizde çok düşüktür. Yani
rüzgar hızı, türbünün göbek yüksekliğinde çok fala değişmez. Bu nedenle daha
düşük kule kullanımı daha ekonomik olmaktadır. Benizde kurulacak rüzgar türbünü
rotor çapları yerel koşullara bağlıdır.
Rüzgar
Gücünün Özellikleri
·
Belli bir zaman aralığında rüzgar hızı değişmez değildir.
Ancak, şebekeye enerji, rüzgar jeneratörü ve kanat özellikleri ile yaklaşık
olarak değişmez olarak verilir.
·
İki rüzgar türbünü arasındaki uzaklık yaklaşık olarak
150-300 m arasında değişebilir. Bu nedenle arazinin yaklaşık %99 luk kısmı
tarım, hayvancılık ve diğer amaçlar için kullanılabilir.
·
En ekonomik rüzgar santralı, 10-30 MW lık kapasite büyüklüğüdür.
Bugün yaygın büyüklükteki 25 türbün yılda yaklaşık 20GWh lık enerji
üretilebilmektedir.
·
Enerji üretimi rotor yüksekliğinde rüzgar hızının kübüne
ve kanatların süpürme alanına bağlıdır.
·
Rüzgar hızı yükseklikle artar, çoğu türbün 30-50m kule yüksekliğine
sahiptir.
·
Beklenen türbün ömrü en az 20 yıldır.
·
Her türbün bilgisayar sistemi ile denetlenmektedir.
·
Rüzgardan üretilen elektriğin birim maliyeti giderek düşmektedir.
2005 yılına kadar maliyetlerin %25 azalacağı beklenmektedir.
·
Türbün güçleri birkaç kW tan birkaç MW a kadar değişebilmektedir.
·
Rüzgar türbünleri karaya kurulduğu gibi deniz lerde de
kurulabilmektedir.
|
