Rüzgar Türbini Çalışma Prensibi

Rüzgar türbini çalışma prensibi nedir, nasıl yapılır soruları cevaplamadan önce bizzat türbinde üretilecek elektiği sağlayan rüzgar enerjisi hakkında kısa bir bilgilendirme yapalım.

Rüzgar ve Rüzgar Enerjisi

Güneş ışınlarının yeryüzünde oluşturduğu farklı sıcaklıklar nedeniyle oluşan basınç ve nem, yeryüzünün eşit olmayan ısınması ve soğumasını meydana getirir. Bunun sonucunda da ortaya rüzgar gibi hava hareketleri oluşur.

Rüzgar Türbini Bileşenleri

Sıra geldi rüzgar türbinindeki parçaları tanıtmaya.

Tipik bir rüzgar türbininde pervaneler rüzgarın hareketiyle bağlı oldukları şaftı döndürür. Uygun bir jeneratör ile de şaftta oluşan kinetik enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür. Rüzgar türbininde gerçekleştirilen bu işlem için bazı temel bileşenler bulunmaktadır. Bu bileşenler kısaca aşağıda listelenmiştir.

Rüzgar türbini yukarıda da belirttiğimiz üzere rüzgardaki kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren bir sistemdir. Bir rüzgar türbini genel olarak aşağıdaki araçlardan oluşur.

Fren Sistemi	Rüzgar türbinlerinde bağımsız, Pitch-Stall kontrol ve Mekanik fren adında iki fren sistem vardır. Her ikisi de hız limitinin aşıldığı vb. acil durumlarda türbinleri güvenli konuma getirme özelliğine sahiptir.
Jeneratör Sistemi	Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirimeye yarar. Diğer tip jeneratörlere göre biraz daha farklıdır. Bunun sebeplerinden biri, jeneratörün salınımlı güç üreten rüzgar türbini rotoruyla birlikte çalışmasıdır. Ayrıca “Doğru Akım Jeneratörleri, Senkron Jeneratörler ve Asenkron Jeneratörler” olmak üzere üç farklı jeneratör kullanılmaktadır.
Anemometre	Rüzgar hızını ölçmeye yarar.
Yüksek Hız Mili	Rüzgar türbinindeki jeneratörle bağlantıyı sağlar.
Düşük Hız Mili	1 dakikada 30-60 arası dönüş yapacak şekilde düşük hızların oluşturulmasını sağlar.
Sapma Sürücüsü	Rüzgarın geliş yönünde olan değişiklere göre rotorun sürekli olarak rüzgara dönük olmasını sağlar.
Sapma Motoru	Sapma sürücüsü için güç sağlar.
Makine Bölümü	Makine bölümü rüzgar türbin kulesinin tepesinde durur ve içerisinde vites kutusunu, düşük ve yüksek hız millerini, jeneratörü, kontrol ünitesini ve freni bulundurur.
Vites Kutusu	Vitesler düşük hız milini, yüksek hız miline bağlayarak dönüş hızını 30-60 rpm devir/dakika’dan 1000-1800 devir/dakika’ya, yani elektrik üretmek için gerekli olan dönüş hızına çıkartırlar.
Rotor	Rüzgar türbinlerinde, pervane kanatları ve göbek arasında kalan kısımdır.
Yelkovan	Rüzgarın yönünü ölçüp bu bilgiyi sapma sürücüsüne iletir.
Kontrol Ünitesi	Türbinin devreye girme, yani cut in ve devreden çıkma, yani cut out hızlarına göre sistemi başlatır veya durdurur.

Rüzgar Türbini Özellikleri

Rüzgar türbinlerinde gözlemlenen bazı durumlar vardır. Bütün rüzgar türbinleri, elektrik enerjisi üretimine ancak belirli bir rüzgar hızına ulaştıktan sonra başlayabilmektedir. Yani cut-in ve cut-out rüzgar hızları arasında bir elektrik üretimini gerçekleşmektedir.

Sistemden elde edilen gücün en büyük değere ulaştığı güce nominal güç ve bu güce oluşturan rüzgar hızına nominal hız denilmektedir.

Yeni nesil rüzgar türbinlerinin cut-in, yani devreye girme hızları 2-4 m/s, nominal, yani en yüksek hızları 10-15 m/s olurken cut out, yani devreden çıkma hızları ise 25-35 m/s arasında olur.

Türbinin zarar görmemesi için belirli bir rüzgar hızından sonra rüzgar türbinlerinin durdurulması otomatik olarak sağlanır. Bu durdurlması gereken en yüksek hıza, cut-out hızı denir.

Rüzgar Türbini Verimliliği

Rüzgar enerjisi doğal bir enerji yöntemi olmakla birlikte bazı durumlar da görülmektedir. Günümüz teknolojisi ile üretilmiş olsalar da rüzgar türbinlerinde havadaki kinetik enerjisinin tamamını elektrik enerjisine çevirmesi mümkün değildir. Betz Limiti olarak adlandırılan bu değer ile havanın kinetik enerjisinden maksimum % 59,3 oranında bir elektrik enerjisine dönüşmektedir.

Konuyla alakalı bilgilendirici bir video ile bitirip keyifli öğrenmeler diliyorum.