Rüzgar türbini nedir?
Rüzgar türbini, rüzgardaki kinetik enerjiyi ilk olarak mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren elektrik üretim sistemidir.Rüzgar kaynaklı enerji üretimi yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde en ileri ve ticari olarak mevcut olanı ve aynı zamanda en hızlı gelişim göstermiş olanıdır. Rüzgar enerjisinin bu kadar hızlı gelişmesinin asıl nedeni atmosferde doğal olarak oluşması, kolay kurulması, teknolojik gelişime uygun olması ve maliyetinin fazla olmaması olarak gösterilmektedir.
Rüzgar enerjisinden elektrik üretilmesi kullanılacak türbin çiftlikleri büyük alanlara ihtiyaç duymaktadırlar. Kırsal alanlar bundan dolayı daha çok tercih edilmektedir. Modern rüzgar türbinleri aerodinamik olarak rüzgarın sürükleme ve kaldırma kuvvetinden faydalanarak çalışır. Sürükleme gücü rüzgar esme yönünde türbin yüzeyine kaldırma kuvveti ise esme yönüne diktir.
Bir rüzgar türbini şu üç bölümden oluşur:
1.Pervane Kanatları: Rüzgar estiğinde pervanenin kanatlarına çarparak onu döndürmeye başlar. Böylece rüzgar enerjisi ile kinetik(hareket) enerjisi elde edilir. Pervaneler rüzgar estiği zaman aynı yönde dönecek şekilde tasarlanmışlardır.
2.Şaft: Parvenelerin dönmesiyle ona bağlı şaft da dönmeye başlar. Şaftın dönmesiyle de motor içinde bir hareket oluşur ve motorun çıkışında elektrik enerji sağlanır.
3.Jeneratör(Üreteç): Son derece basit bir çalışma yöntemi vardır. Elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilmiş olur. Küçük oyuncak arabalarda bulunan elektrik motoruna benzer bir sistemdir. İçinde mıknatıslar bulunur. Bu mıknatısların ortasında ince teller ile sarılmış olan bir bölüm bulunur. Pervane şaftı döndüğünde motor içindeki bu sarım bölgesi , etrafındaki mıknatısların ortasında dönmeye başlar. Bunun sonucunda da alternatif akım (AC) oluşur.
Rüzgârın kinetik enerjisi rotorda mekanik enerjiye çevrilir. Rotor milinin devir hareketi hızlandırılıp gövdedeki jeneratöre aktarılır. Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi aküler ile depolanarak ya da doğrudan alıcılara ulaştırılır.
Günümüzde kullanılmakta olan rüzgar türbinleri, tarlalarda kullanılan yel değirmenlerinden çok daha karmaşık bir yapıdadır. Ülkemizde yel değirmenleri pek fazla kullanılmaz. Rüzgar Türbinleri iki farklı tasarımla karşımıza çıkmaktadır. Bunlardan dikey eksen etrafında dönebilen tasarımlardır. Bunlara düşey eksenli rüzgar türbini denilmektedir.Düşey ekseni yere dik olacak şekilde tasarlanmışlardır. Devamlı olarak rüzgarın geleceği yöne göre ayarlanırlar.Yatay ekseninin rüzgara göre ayarlanmasına ise gerek yoktur. Genellikle ilk hareket olarak elektrik motoruna gereksinim vardır. Türbin yardımcı teller vasıtasıyla ekseninden sabitlenmiştir. Deniz seviyesine yakın olan yerlerde daha az rüzgar aldığından cihazın verimi düşüktür.
Diğer tasarım ise Düşey Eksenli Rüzgar Türbini (HAWTs) “Horizontal Axis Wind Turbine” olarak adlandırılır. Dönme ekseni yere paralel olacak şekilde tasarlanmıştır. Bir elektrik motoru yardımı ile rüzgar yönüne göre pervanenin yönü ayarlanabiliyor. Yapısal yönden bir elektrik motorundan farklı değildir. Verimli olarak çalışabilmesi için deniz seviyesinden yaklaşık olarak 80 metre yükseklikte olması gerekir.
Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin üstünlüklerini şöyle sıralayabiliriz:
1. Jeneratör ve dişli kutusu yere yerleştirildiğinden dolayı, türbini kule üzerine yerleştirmek gerekmez, böylece kule masrafı da olmaz.
2. Türbini rüzgâr yönüne çevirmeye, dolayısı ile dümen sistemine gereksinim duyulmaz.
3. Türbin mili dışında diğer parçaların bakım ve onarımı oldukça kolaydır.
4. Elde edilen güç toprak seviyesinde çıktığından dolayı nakledilmesi daha kolaydır.
Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin sakıncaları ise şöyledir:
1- Yere yakın olduklarından dolayı alt noktalardaki rüzgar hızları düşüktür.
2- Verimi düşüktür.
3- Çalışmaya başlaması için bir motor tarafından ilk hareketin verilmiş olması gerekir ve bu yüzden ilk hareket motoruna ihtiyaç vardır.
4- Ayakta durabilmesi için teller vasıtasıyla yere sabitlenmesi gerekir, bu da pek pratik sayılmaz.
5- Türbin mili yataklarının değişmesi gerektiği zaman, makinenin tamamının yere yatırılması gerekir.
Bir rüzgar türbininin ürettiği enerjinin hesaplanması için rüzgarın hızına ve pervane çapına ihtiyaç duyulur. Genellikle büyük rüzgar türbinleri saniyede 15 metre hızla dönmektedir. Üretilen enerjinin artması için pervane çapının artması gerekmektedir. Bu da rüzgar türbininin yüksekliğinin de artması demektir. Bu sayede daha fazla rüzgar alıp daha hızlı bir dönme hareketi sağlanmış olur.
Rüzgar türbinlerini avantajları genel olarak şunlardır:
1- Yoğun ses ve gürültü yapmazlar.
2- Açık alan uygulamalarında yüksek performans gösterirler.
3- Her mekanın ihtiyacını karşılayabilecek kadar elektrik üretebilir.