Rüzgar enerjisinin kaynağı güneştir. Gece soğuyan hava tabakası güneşin doğması ile ısınmaya başlar. Isınan hava genleşir ve yükselir. Sıcak ve soğuk havanın yer değiştirmesinden kaynaklı olarak da rüzgar ortaya çıkar.

Rüzgar sonsuz ve temiz bir enerji kaynağıdır. Birçok alanda yüzyıllardır kullanılan rüzgar günümüzde ise en çok kullanıldığı alanların başında elektrik üretimi gelmektedir. Tüm Dünya'da olduğu gibi ülkemizde de rüzgar enerjisine verilen değer her geçen gün artmaktadır.

Rüzgar Enerji İle Elektrik Nasıl Üretilir?


Rüzgar enerjisini kullanmak için rüzgar gücü optimum seviyede estiği bölgelerde kurulan rüzgar türbinleri vasıtasıyla sağlanır. Optimum rüzgar seviyesi, rüzgarın yerden 10 ve 50 metre yükseklikte ve en az 4m/s hızla esmesi demektir.

Rüzgar tribünü 2 çeşittir. Bunlar yatay eksenli rüzgar türbinleri ve dikey eksenli rüzgar türbinleridir. Ama dünya genelinde en çok yatay eksenli rüzgar türbini çeşitleri tercih edilmektedir.

Rüzgar Türbinleri Nasıl Çalışır?

Rüzgar Türbinleri genel itibarı ile pervaneler, kule, jeneratör, dişli kutusu ve elektrik-elektronik elemanlarından oluşmaktadır. Kule elemanı düşey eksenli türbinlerde bulunmayabilir. 3 kanatlıdırlar. Çünkü daha fazla kanat sayısı olması dönüş hızını arttırmaz aksine düşürür. 3’ten fazla kanat olduğu zaman her bir kanat kendinden sonraki kanadın rüzgar alımını düşüreceği için dönüş hızı düşecektir ve bu nedenle en ideal kanat sayısı 3’tür.

Rüzgarda bulunan hareket (kinetik) enerjisi pervaneler vasıtasıyla makinelerin dönen birimlerinde (rotorda) mekanik enerjiye çevrilir. Daha sonra yapılan devir hareketi hızlandırılarak bu enerji jeneratörlere aktarılır. Jeneratörden elektrik enerjisi elde edilir ve elde edilen bu elektrik enerjisi akülere aktarılır veya aküye depolanmadan doğrudan alıcılara aktırılır.

Rüzgar türbinlerinin saatteki normal dönme hızı 33 mil olduğunda tam kapasite çalışmaktadırlar. Saatteki dönme hızları 45 mil olduğunda sistem kendiliğinden yani otomatik olarak durmaktadır.

Tipik büyük bir rüzgar türbini yıllık yaklaşık olarak 600 evin elektrik ihtiyacını karşılamaktadır. Pervanenin yarıçapına göre üretilen elektriğin çıkış gücü değişiklik göstermektedir. Büyüklüklerine göre 10 m pervane çapına sahip bir rüzgar türbini 25 kW elektrik enerjisi üretirken, 80 m pervane çapına sahip bir rüzgar türbini ise 2500 kW elektrik enerjisi üretmektedir.

Rüzgar türbinlerini oluşturan 4 ana kısım vardır. Bu kısımlar pervane,jeneratör,kule ve elektronik aksamlardır. Rüzgar türbinini meydana getiren tüm kısımlar şunlardır;

1- Rotor: Rüzgar pervaneleri (kanatlar) ile dişli kutusunun bulunduğu dönen kısımdır.

2- Pervane (Rotor Kanatları): Rotor miline bağlı, rüzgarın kinetik enerjisini mekanik enerjiye çeviren kısımdır. Pervaneler polyester veya fiber-glass gibi çok hafif ama çok dayanıklı malzemelerden üretilir.

3- Dişli Kutusu: Rüzgar enerjisi ile rotorun dönme hızını arttıran dişli kutusudur. Bu dişli kutusu, rüzgarın döndürme hızını daha da arttırarak jeneratör için gerekli hıza ulaştırır.

4- Anemometre: Rüzgarın hızını ölçen cihazdır. Anemometre ile rüzgarın hızı ölçülerek, rüzgar enerjisi sisteminin elektronik kısmına rüzgar hızı iletilir ve olası bir aksiliğin önüne geçilir.

5- Rüzgar Vanası: Rüzgar yönünü belirleyip, rüzgarın değişimine göre sapma motoru ile rüzgar türbininin yönünü değiştiren mekanizmadır.

6- Jeneratör: Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren kısımdır. Rüzgar türbinlerinde senkron, indüksiyon ve doğru akım şönt olmak üzere 3 çeşit jeneratör kullanılmaktadır.

7- Fren: Acil durumlarda rotoru yavaşlatarak durduran parçadır. Rüzgar türbinlerin de frenler genelde mekanik,elektriksel veya hidrolik olarak kullanılır.

8- Yönetici: Rüzgar türbinlerini,rüzgarın yönüne çeviren kısımdır.

9 Transformatör: Jeneratörde üretilen elektrik enerjisinin voltajını şebekeye vermek için uygun voltaj seviyesine yükselten kısımdır.

10- Kule: Rüzgar türbinini taşıyan kısımdır. Rüzgar türbinlerini taşıyan kuleler genelde silindirik olarak üretilir. Bunun amacı da , teknik personelin rüzgar türbinlerine ulaşması için daha güvenilir bir ortam sağlamasıdır. Kafes tipli rüzgar kuleleri de vardır ama onlar güvenlik açısından pek tercih edilmez.

11- Şebeke Bağlantı Sistemleri: Rüzgar enerjisi ile rüzgar santrallerinde üretilen elektrik enerjisini mevcut şebekeye aktaran sistemlerin tümüdür.

Rüzgar Türbini Çeşitleri Nelerdir?
Rüzgar türbinleri dönme ekseni,jeneratör tipi, kontrol sistemleri ve kurulu güç miktarına göre sınıflandırılır. Başlıca rüzgar türbini çeşitleri şunlardır;

Mikro Rüzgar Türbinleri : Mikro rüzgar türbinleri sabit mıknatıslı jeneratörler ile batarya (akü) şarj etmek için kullanılır. Mikro rüzgar güllerinin güçleri en fazla 3kW’tır. Bu tip rüzgar türbinleri elektriği olmayan evler ve küçük gemilerde kullanılır.

Küçük Rüzgar Türbinleri : Küçük tip rüzgar türbinleri de sabit mıknatıslı jeneratörler ile elektrik üretir. Bu tip rüzgar türbinleri rüzgar enerjisi ile en fazla 30kW’a kadar elektrik üretir.

Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri : Rotoru yatay eksende çalışan türbinlere denilmektedir. Yatay eksenli rüzgar türbinleri maksimum enerji sağlayabilmek için rotorlarının rüzgar akış yönünde olması gereklidir. Bunu sağlamak için de rotorun kule üzerinde dönmesi gerekir. Rüzgar yönüne dönme hareketi 2 çeşittir. Bunlar öne-rüzgar ve arkaya-rüzgar şeklindedir. Pervaneler, rüzgarı ön kısımdan alıyorsa rotorun arka kısmına klavuz kanat takılır. Ancak, pervaneler, rüzgarı arka kısımdan alıyorsa kanatlar konik şeklinde yapılır. Böylece rüzgar enerjisi sistemi sürekli olarak rüzgar yönüne doğru döner ve rüzgardan maksimum verim alır.

Yatay eksenli rüzgar türbinleri, büyük ölçekli rüzgar santrallerinde tercih edilir. Çünkü bu türbin çeşidi , rüzgar enerjisi ile enerji üretmek için en fazla verim elde edilen çeşittir.

Bu türbinler genelde 3 kanatlı yapıda olup, rotor,dişliler,jeneratör ve fren sistemleri kule üzerindeki yatay şafta bağlıdır.

Düşey Eksenli Rüzgar Türbinleri : Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin dönme yönü, rüzgar yönüne dik olarak konumlandırılmıştır. Ve pervaneleri ise yatay değil düşey konumdadır. Bu türbinlerin bazı avantajları vardır;

Rüzgar yönünden etkilenmez, bundan dolayı da yönlendirici parçalara ihtiyacı yoktur.
Elektronik ve elektro-mekanik kısımları yerde olduğu için, bakımları daha kolay ve masrafsızdır.
Eğik Eksenli Rüzgar Türbinleri : Dönme eksenleri rüzgar ile belli bir açıya konumlandırılmış rüzgar türbinleridir. Pervaneler ile dönme ekseni arasında belli bir açı vardır. Kullanım alanları çok kısıtlıdır.