Rüzgar Türbini Teknolojisi ve Hesapları:

 

1--Bir rüzgâr türbini genel olarak kule, jeneratör, hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar ve pervaneden oluşur.

 

2--Rüzgârın kinetik enerjisi rotorda mekanik enerjiye çevrilir. Pervane milinin devir hareketi dişli kutusu ile hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır. Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi aküler vasıtasıyla depolanarak veya doğrudan alıcılara yada satılmak üzere şebekeye ulaştırılır.

 

3--Kullanımdaki rüzgâr türbinleri boyut ve tip olarak çeşitlilik gösterse de, genelde dönme eksenine göre sınıflandırılır. Rüzgâr türbinleri dönme eksenine göre “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (YERT) ve "Düşey Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (DERT) olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar.

4—Rüzgar Türbininin Yıllık Enerji Üretimi:Rüzgâr hızının sabit olmadığından dolayı, rüzgâr tarlasının yıllık enerji üretimi,toplam 365x24=8760 h lik sürenin kapasite faktörü ve türbin gücü ile çarpımı ile bulunur.

 

 

5—Enerji Üretiminde Birim Enerji Maliyetleri($ cent/kWh)

 

Kömür…………………..4,8 - 5,5                                                                          

 

Doğal Gaz………………3,9 - 4,4                                                        

 

Hidroelektrik…………...5,1 - 11,3                                                             

 

Biyokütle……………….5,8 - 11,6                                                         

 

Nükleer…………………11,1 - 14,5                                                                         

 

Rüzgar …………………..4,0 - 6,0  

 

2--Tipik olarak kapasite faktörü

 

Rüzgar Türbini………………….....…%25 ile 40

 

gaz türbini santralında…………… % 5-25

 

Nükleer Santral da……………….. % 65-85

 

Hidrolik…………………......………… %30-50

 

Kömür……………………….....…….. % 65-85 civarındadır.

 

 5.1--Rüzgar Santralı Maliyeti:

 

1--Standart bir rüzgâr santralı yapımında inşaat mühendisliğine ait iş kalemlerinin toplam maliyetteki yaklaşık payı, %4’ü temel-yapı, %2’si arazi düzenlemesi ve %1’i de yollar olmak üzere toplam %7 civarındadır.

 

2--Kurulu gücü 1,5 MW, kanat çapı 77 m olan ve 20 yıllık ekonomik ömürlü bir santral için maliyetin 2.000.000 ABD doları mertebesinde olduğu kabul edilirse yapı işinin tutarının 140.000 ABD dolarından fazla tuttuğu kabul edilebilir.

 

6--Bir Rüzgar Türbinin Üretebileceği Teorik Güç Hesabı:

 

6.1—Teorik Güç Hesabı:  

 

P(w)= ½.q.A. V ³ .c=0,5x1,225x3,14x D²x0,25x V ³x0,59=0,28x D²x V ³

 

P = teorik güç(W) ,

 

A = 3.14xD² /4 (rotor süpürme alanı) (m²)  ,

D = Rotor çapı(m) ,                                                     

 

V = Rüzgar hızı( m/s)

 

c = Rüzgar türbin verimliliği (ideal şartlarda bu değer 0,5ç alınır) ,                                   

 

q= Hava yoğunluğu (1.225 kg/m 3 ) 

 

6.2—Maksimum Teorik Güç Hesabı:  

 

6.2.1--Üslü ifade olarak  P(kw)=0,18.D(üzeri 2,16)  veya

 

6.2.2--ortalama doğrusal ifade olarak p(kw)=35.D(m)-700 ifadesinden yaralanılabilir.

 

6.2.3--Yada

 

D(m) çapa bağlı maksimum güç p(kw) tablosu olarak:

10m…………………….25kw                                                                         

17m…………………….100 kw                                                                                   

27 m……………………225 kw                                                                                 

33m…………………….300 kw                                                                                   

40 m…………………….500 kw                                                                                 

44 m…………………….600 kw                                                                                  

48 m……………………..750 kw                                                                                 

54 m……………………1000 kw                                                                                      

64 m…………………….1500 kw                                                                               

72 m……………………2000 kw                                                                                

80 m…………………….2500 kw

 

Yaklaşık Formül: P(kw)=35xd(m)-700

 

7--Rüzgardan üretilen elektrik enerjisinin türbin göbek (hub) yüksekliğindeki ortalama rüzgar hızının bir fonksiyonu olarak sınıflanması aşağıda verilmektedir. Buna göre bulunulan yerin ortalama rüzgar hızı ;  rüzgar hızı enerji açısından 

 

6.5 m/s……………….. orta düzey,                                                                                

7.5 m/s ………………..iyi düzey   

8.5 m/s ve yukarısı…….çok iyi düzey

 

olarak değerlendirilmektedir.

 

8--Büyük rüzgar türbinleri saniyede 15 metre hızla dönmektedir.

 

9--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.

 

10--Genellikle rüzgar türbinleri saatte 33 mil hızla döndüklerinde tam kapasite olarak çalışmaktadırlar.

 

11--Saatte 45 mil (20 metre / saniye) hızına çıktıklarında ise otomatik olarak sistem durmaktadır.

 

12--Türbinin fazla hızlanması halinde sistemi durduracak birçok kontrol bulunmaktadır. En genel sistem fren sistemidir.Pervane 45 mil/saatte hızına ulaştığında dönme işlemini durdurur.

 

13-- Diğer güvenlik sistemleri:

 

13.1--Açı Kontrolü : Pervane yüksek hızlara çıktığında, üretilen enerji de çok fazla olmakta. Bu gibi durumlarda pervanelerin açılarını değiştirip daha yavaş bir dönme hareketi elde edilmektedir.

 

13.2--Pasif Yavaşlatıcı: Genellikle pervaneler ve motor bloğu sabit bir açıyla ayarlanmışlardır. Ancak rüzgar çok hızlı estiği zamanlarda pervanenin tepe taklak olmasını engellemek için rüzgarın tersi yönde pervanenin açısını değiştirip hızın azaltılmasına çalışılır.

 

13.3--Aktif Yavaşlatıcı: Açı kontrol sistemine benzer bir sistemdir. Üretilen gücün fazla olması durumunda pervane ve motor bloğunun açısını değiştirmeye yarayan sistemdir.

 

14--Kurulması fazla zaman almadığı için termik ve hidrolik güç santrallerine göre daha çabuk kurulur. Rüzgar çiftliklerinin söküm maliyetleri yoktur. Çünkü sökülen türbinlerin hurda değeri söküm maliyetlerini karşılamaktadır. Bu çiftliklerin ömürlerini tamamlamasından sonra turbinlerin kullanıldığı alan eski haline kolayca getirilebilmektedir.

 

15--Rüzgar santrali içinde veya etrafında tarım ve sanayi faaliyetleri yapılabildiği  için arazi dostudur. Rüzgar çiftlikleri kuruldukları alanın  sadece %1'lik bir bölümünü işgal ederler ve geri kalan kısımlar tarımsal faaliyetlerde rahatlıkla kullanılabilir.

 

16--Büyük rüzgar türbinleri, rüzgar çiftligi olarak adlandırılan diziler halinde kurulmaktadır.

 

16.1--Bir rüzgar çiftliginin yaklaşık toplam gücü 1150 MW arasında değişmektedir.

 

16.2--Tek bir türbinin gücü 50 kW'tan 5 MW'a kadar olabilir.

 

16.3--Ancak günümüzde ekonomik şartlar altından 500 kW'tan küçük türbinler pek fazla kullanılmamaktadır.

 

16.4--Ancak bu küçük türbinler, genellikle şebekenin olmadığı ya da ulaşımın ekonomik olmadığı yerlerde uygulanır. Şehir dışında bulunan yerleşim yerleri ile tesisler, küçük türbinler için oldukça uygun olan kullanım yerleridir.