Rüzgar Türbinleri

Köyümüze 11 adet rüzgar türbini kurulacağı belirtilmektedir. Görsel kirlilik ve ses yapacağı bilinmektedir. Peki Rüzgar Türbininin Olumsuz Yönleri var mıdır?

Rüzgar Enerjisinin Zararları ve Olumsuz Yönleri

Rüzgar santrallerinin yararlarının yanında olumsuz yönleri de de vardır.

• Diğer enerji santralleri gibi her zaman yüksek verimle çalışamazlar.
• Rüzgar hızı değişkenlik göstermekte ve verim düşmektedir.
• Eğer rüzgar fazla eserse türbinler çalışmaz. Veya rüzgar az eserse türbinler yine çalışmaz.
• Rüzgar enerji santrallerinin yatırım maliyetleri çok yüksektir.
• Rüzgar enerji santralleri çok fazla gürültü yapmaktadır.
• Rüzgar türbinleri şehirlere yakın bölgelerde oluşturdukları ses kirliliği sebebiyle insanlara, hayvanlara ve doğal yaşama rahatsızlık vermektedir.
• Göç eden kuşlar için ciddi sorunlara yol açmaktadır.
• Rüzgar santralleri eğer çok fazla miktarda bir bölgede ise, o bölgenin cep telefonu ve tv sinyallerini bozabilmektedir.

Rüzgar varolduğundan beri güvenilir enerji kaynağı değildir. Rüzgar hızı düştüğünde yada kesildiğinde geri dönüşümü olmayan enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır.

Yatay Eksenli Rüzgar Türbini

• Kanatların dönme ekseni rüzgara paraleldir.
• Ticari amaçlı kullanılan türbinler genellikle yatay eksenlidir.
• Rotor, rüzgarı en iyi alacak şekilde dönebilen bir tabla üzerine yerleştirilmiştir.
• Kuyruk ve ya dümen bilgisayarı sayesinde türbin sürekli olarak rüzgarın geldiği yöne döner.
• Yatay eksenli rüzgar türbinleri kulenin oluşturduğu rüzgar gölgelenmesinden etkilenmez.
• Yatay eksenli türbinlere örnek olarak pervaneli tip rüzgar türbinleri verilebilir.
• Bu türbinlerin kanatları tek parça, iki ve daha fazla parçalı olabilir.
• Dikey Eksenli Rüzgar Türbinlerine göre çok daha verimlidir.

Yatay Eksenli Rüzgar Türbini (HAWTs) “Horizontal Axis Wind Turbine” olarak adlandırılır. Dönme ekseni yere paralel olarak tasarlanmıştır. Bir elektrik motoru yardımıyla rüzgar yönüne göre pervanenin yönü ayarlanabiliyor. Yapısal olarak bir elektrik motorundan farklı değildir. Verimli olarak çalışabilmesi için deniz seviyesinden yaklaşık 80 metre yüksekte olması gereklidir.

Rüzgar estiğinde, rotorun dönmesine yardımcı olan kanatlar rüzgarın bir kısmını yüzde olarak engellerler. Bu da enerjiye dönüştürülen yüzdedir. Kanat verimi ne kadar iyi olursa elde edilecek güç de o kadar yüksek olur. Fizik kurallarına göre enerjiye dönüştürülebilecek rüzgar maksimum %59.3‘tür ve bu Betz Limiti olarak adlandırılır. Fakat pratik uygulanan sistemlerde sürtünme, ısı ve türbülans kayıpları da oluştuğundan bu oran %30 civarlarına düşmektedir. Rüzgar türbinleri tek başına yada hibrit sistemler olarak kullanılabilir. Hibrit sistemlerde genellikle güneş paneli, hidroelektrik yada diğer kaynaklarla birlikte kullanılır. Sistem olarak, bir şebekeye bağlanarak, güneş pilleriyle veya dizel jeneratörlerle birlikte hibrit şekilde kullanılabilirler. Tek sistem olarak kullanılan rüzgar türbinleri bugüne kadar genelde su pompalarını ve iletişim cihazlarını çalıştırmak için kullanılmaktaydı ama şimdi rüzgarlı bölgelerdeki ev sahipleri veya çiftçilerde elektrik üretmek için rüzgar türbinlerini kullanmaktalar.

Rüzgar türbinleri belirli veya değişken rüzgar hızlarında çalışmaları için ayarlanabilirler. Değişken hızlarda çalışabilen rüzgar türbinleri, sabit hızda çalışanlara göre %8 ila %15 arasında daha fazla enerji üretimi sağlayabilirler. Bununla beraber bu rüzgar türbinlerinin sabit enerji çıkışı verebilmesi için elektronik devrelere ihtiyaç duyarlar.

Çoğu rüzgar türbini üreticisi düşük hız türbin rotoru ile yüksek hızlı 3 fazlı jeneratör arasında redüktör kullanmayı yeğler. Bunun dışında rotorun ve jeneratörün direkt bağlantılı olduğu modeller de vardır. Bu seçenek daha fazla devamlılık, daha az bakım maliyeti ve türbin için daha düşük fiyat sağlar.

Kullanım alanı sadece akıllarımızla sınırlıdır fakat fizik kuralları da neyi yapıp neyi yapamayacağımıza kılavuzluk etmektedir. İnsanlar genellikle ufak cihazları evlerinin çatılarına monte ederek bütün elektrik gereksinimlerini gidermeyi hayal ettiler fakat anlaşılamayan konu teknik olarak mümkün olmayan limitlerdir. Doğadaki her şeyde olduğu gibi bir şeyin gerçekleşebilmesi için limitleri vardır.

Rüzgar Türbini Oluşturan Parçaların İsimleri

• Rotor Blades (Pervane kanatları) : Rüzgar enerjisini dönme hareketine çevirmeye yarar.
• Shaft (Şaft) : Dönme hareketini üreteçe iletir.
• Gear Box (Dişli Kutusu): Pervaneyle şaftın aralarındaki hızı arttırıp, üretece daha hızlı bir hareket iletilmesine yardımcı olur.
• Generator (Üreteç) : Dönme hareketinden elektrik enerjisi üreten bölüm.
• Breaks (Frenler) : Aşırı yüklenme ve bir sorun olduğunda pervaneyi durdurmaya yarar.
• Tower (Kule) : Pervane ve motor bölümününü yerden güvenli bir yükseklikte çalışmasını sağlar.
• Electrical Equipment (Elektrik Donanımı) : Üretilen elektrik enerjisini ilgili merkezlere iletilmesini sağlar.

Rüzgar türbinleri rüzgarda bulunan potansiyel enerjiyi önce mekanik daha sonra ise elektrik enerjiye çeviren sistemlerdir.

Üretilen Enerjinin Hesaplanması

Bir rüzgar türbininin ürettiği enerjinin hesaplanması için rüzgarın hızına ve pervane çapına ihtiyaç vardır. Çoğunlukla büyük rüzgar türbinleri saniyede 15 metre hızla dönmektedir. Teorik olarak üretilen enerjinin artması için pervane çapının artması gerekmektedir. Bu da rüzgar türbininin yüksekliğinin de artması anlamına gelir. Bu sayede daha fazla rüzgar alıp daha hızlı bir dönme hareketi sağlanır.

Genellikle rüzgar türbinleri saatte 33 mil hızla döndüklerinde tam kapasite olarak çalışmaktadırlar. Saatte 45 mil (20 metre / saniye) hızına çıktıklarında ise otomatik olarak sistem durmaktadır. Türbinin fazla hızlanması halinde sistemi durduracak birçok kontrol bulumaktadır. En genel sistem fren sistemidir. Pervane 45 mil/saatte hızına ulaştığında dönme işlemini durdurur.

Bundan başka diğer güvenlik elemanları da şunlardır.

• Açı Kontrolü : Pervane yüksek hızlara çıktığında, üretilen ernerji de çok fazla olmakta. Bu gibi durumlarda pervanelerin açılarını değiştirip daha yavaş bir dönme hareketi elede etmek için kullanılır.
• Pasif Yavaşlatıcı: Genellikle pervaneler ve motor bloğu sabir bir açıyla ayarlanmışlardır. Ancak rüzgar çok hızlı estiği zamanlarda pervanenin tepe taklak olmasını engellemek için geliştirilmiş bir sistemdir. Aerodinamik olarak rüzgarın tersi yönde pervanenin açısını değiştirip hızın azaltılmasına çalışılır.
• Aktif Yavaşlatıcı: Açı kontrol sistemine benzer bir sistemdir. Üretilen gücün fazla olması durumunda pervane ve motor bloğunun açısını değiştirmeye yarayan sistemdir.

Tipik büyük bir rüzgar türbini yıllık 5.2 milyon KWh elektrik enerjisi üretir. Yaklaşık 600 hanenin elektrik ihtiyacını karşılayabilir. Günümüzde kömür ve nükleer santraller, rüzgar santrallerinden daha ucuza enerji üretebilmektedirler.