Rüzgar Enerjisi Nedir? Rüzgar Türbini Nasıl Çalışır?

Enerji, maddede var olan ışık ve ısı şeklinde ortaya çıkan güçtür. Bir sistemden başka bir sisteme aktarılabilir.Termodinamiğin birinci yasasında da belirtildiği gibi enerjinin doğada birbirine dönüştüğünü görebiliriz.Potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüştüğü birçok örnek vardır.Bunlardan biri de,rüzgar enerjisidir.

Rüzgar enerjisi nedir?; Rüzgar enerjisi atmosferdeki basınç farklılıklarından meydana gelir, yani sıcak hava ile soğuk havanın yer değiştirmesi olayıdır.

Rüzgar Santralleri

Havanın içindeki moleküllerin hızlı yer değişmesi sonucu bir kinetik enerji ortaya çıkar ve bu enerjiden elektrik üreten merkezlere rüzgar santrali denilmektedirRüzgar santrallerinin çalışma sistemleri pervanelerin havanın hareketiyle şaftı döndürmesi sonucu ortaya çıkan kinetik enerjiyi bir jeneratör yardımıyla elektrik enerjisine dönüşmesidir.

Rüzgar Enerji Santrallerinin Bölümleri ve Sistemi

Rüzgar enerji santralleri basit anlamda 3 bölümden oluşur.Bunlar:pervane kanatları,şaft ve jeneratör.Rüzgar estiğinde pervanenin kanatlarına çarparak ona bir hareket kazandırır bu sayede rüzgar enerjisi ile hareket enerjisi yani kinetik enerji elde edilmiş olur.Daha çok verim alabilmek için pervaneler rüzgarın estiği yöne doğru dönecek şekilde tasarlanmıştır.

Pervanenin dönmesi sonucu şafta döner ve şaftın dönmesiyle de motorun içinde bir hareket oluşur.Motorun çıkışında bir elektrik sağlanır.Jeneratörler sayesinde de elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilmiş olur.

Rüzgar Santrallerinin Çalışma Yöntemi

Çalışma yöntemi,içinde mıknatısların ortasında ince tellerle sarılmış bir bölüm bulunur.Pervanenin rüzgar etkisiyle şaftı döndürdüğü zaman motor içindeki bu sarım alanı,çevresindeki mıknatısların ortasında dönmeye başlar ve böylece alternatif akım(AC) oluşur.

Rüzgar Türbinleri ve Çeşitleri

Rüzgar türbinlerinin iki farklı tasarımı vardır:Bunlardan biri yatay eksen etrafında dönebilen tasarım diğeri ise düşey eksenli rüzgar türbinidir.

1)Düşey Eksenli Rüzgar Türbini:

Düşey eksenli rüzgar türbini “Vertical Axis Wind Turbine(VAWTs)”olarak adlandırılır.Düşey eksenli rüzgar türbini her zaman rüzgarın geleceği yöne doğru ayarlanır.Yatay ekseninin rüzgara doğru ayarlanmasına gerek yoktur.Düşey eksenli rüzgar türbinlerinde ilk hareket olarak bir elektrik motoruna ihtiyaç duyulmaktadır.

Daha az rüzgar alan yerlerde cihazın verimi düşük olmaktadır.Tüm donanımlarının yer seviyesinde olması avantajdır fakat tarım arazileri için pek öyle söylenemez.Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin tarım arazilerine olumsuz etkisi oldukça fazladır.

2)Yatay Eksenli Rüzgar Türbini:

Yatay eksenli rüzgar türbini”Horizontal Axis Wind Turbine”(HAWTs) olarak adlandırılır.Dönme ekseni yere paraleldir.Elektrikli motor yardımıyla rüzgar yönüne doğru pervanenin konumu ayarlanabiliyor.Yapısı bir elektrikli motoru andırmaktadır.Verim alınabilmesi için deniz seviyesinden yaklaşık 80 metre yükseklikte olması gerekir.

Rüzgar Türbini Yapıları:

  • Rotor Blades(Pervane Kanatları):Havanın basınç farkından dolayı oluşan rüzgar enerjisini dönme hareketine çevirmeye yarar.
  • Shaft(Şaft):Dönme hareketini üreteçe iletmeye yarayan araçtır.
  • Gear Box(Dişli Kutusu):Jeneratöre daha hızlı bir hareket iletilmesine yardımcı olur.
  • Generatör(Üreteç):Hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren bölümdür.
  • Breaks(Frenler):Aksi bir durum olduğunda pervaneleri durdurmaya yarayan yapıdır.
  • Tower(Kule):Üstlerde bulunan pervane ve motorun yerden güvenilir bir yükseklikte çalışmasını sağlar
  • Electrical Equipment(Elektrik Donanımı):Üretilmiş olan elektrik enerjisini ilgili merkeze aktarımını sağlar

Üretilen Enerjinin Hesaplanması

Bir rüzgar türbinin ürettiği enerjinin hesaplanabilmesi için pervane çapına ve rüzgarın hızına ihtiyaç vardır.Daha çok enerji üretmek isteniliyorsa pervane çapının artması gerekir.Pervane çapının artması için de rüzgar türbinin yerden yüksekliğinin artması gerekir yani daha fazla rüzgar alan türbin daha çok enerji üretmiş olur.

Genel olarak 1000 rüzgar türbini,yıllık 1 milyar kw/s enerji üretir.Tipik büyük bir rüzgar türbini yaklaşık 600 hanenin elektrik ihtiyacını karşılayabilir hem de çevreye zarar vermeden yapar.

Rüzgar Türbinleri Güvenlik Sistemi

Rüzgar türbinlerinin tam kapasite olarak çalıştıkları hız 33 mil hızdır.Fakat saatte 45 mil(20 m/s) hıza çıktıklarında tehlikeli bir durum oluşacağından sistem kendini otomatik olarak durdurmaktadır.Rüzgar türbinlerini durduracak birçok güvenlik sistemi vardır.En genel olarak bilinen sistem fren sistemidir.Bundan başka güvenlik sistemleride kullanılabilir.

  • Açı Kontrolü:Rüzgar türbinlerinin pervaneleri yüksek hızlara çıktığında pervanenin açılarını değiştirip yavaş bir dönme hareketi elde etmek için kullanılır.Tıpkı çay bardağındaki çayı bir tarafa karıştırdığımızda dönmesiyle oluşan hareketi diğer tarafa karıştırmaya başladığımızda yavaşlayıp durulması gibidir.
  • Pasif Yavaşlatıcı:Rüzgarın çok hızlı estiği durumlarda pervanenin savrulmaması için geliştirilmiş bir sistemdir.
  • Aktif Yavaşlatıcı:Açı kontrol sistemi ile benzer çalışır.

Temiz ve Yenilenebilir

Rüzgar enerjisi hayatımızda önemli yere sahiptir.Günümüzde birçok kaynak tükenmekte olup canlılar için tehdit arz eder.Yenilenebilir enerji kaynaklarındandır.Havayı kirletmez,temizdir ve başka ülkelerden enerji transfer etmeye gerek duyulmaz.

Rüzgar Enerjisinin Olumsuz Yönleri

Bazı olumsuz yönleri vardır.Her zaman istenilen yüksek verimle çalışmaz çünkü rüzgarın hızı değişkenlik gösterir.Pervanelerin dönerken çıkardığı ses ve motorun sesi çevredeki canlılara ses kirliliği olarak döner.Hayvanlara ve doğal yaşama rahatsızlık verebilir.Her şeye rağmen temiz ve yenilenebilir olması elbette büyük bir avantajdır.

Dünya hepimizin o yüzden elimizdeki kaynakları en doğru şekilde kullanmaya özen göstermeliyiz.Temiz bir dünya ve temiz bir gelecek için yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmalıyız.Rüzgar enerjisi bunlardan sadece biridir.

Yazar: Cengiz İnceman

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.