Rüzgar türbini çeşitleri ve özellikleri

Rüzgar enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olarak her geçen gün kullanımı daha da yaygınlaşan bir  enerji türüdür. Rüzgar enerjisinden faydalanmak için rüzgar türbinleri kullanılmaktadır. Rüzgar türbinleri rüzgardan alınan kinetik enerjiyi öncelikle mekanik enerjiye dönüştürmekte, sonrasında ise elektrik enerjisine dönüştürmektedir.Rüzgar enerjisi türbinleri sayesinde rüzgarın kinetik enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülürken bu enerji pervane milinin hızlanması ile jeneratöre aktarılmaktadır. Jeneratörler sayesinde elde edilen elektrik enerjisi ise akülerde depolanarak alıcılara ulaştırılmaktadır.

Rüzgar Türbinini Oluşturan Parçalar

Rüzgar türbinlerini oluşturan birçok parça bulunmaktadır. Sizlere öncelikle genel parçalardan sonrasında ise iç yapısında bulunan parçalardan bahsedeceğiz. Rüzgar türbini genel yapı olarak 3 parçadan oluşmaktadır. Bu parçalar ise şöyle;

  1. Pervane Kanatları

Pervane kanatları rüzgar estiğinde çarpan kısımdır. Ayrıca rüzgar enerjisinde kinetik enerji elde etmeyi sağlar. Rüzgar türbini pervaneleri rüzgar estiğinde aynı yönde dönecek şekilde yapılandırılmıştır.

  1. Şaft

Rüzgarın çarpması ile pervaneler döner ve pervanelerin dönmesiyle de şaft dönmeye başlar. Şaftın dönmesi sonucu motorda oluşan hareket motorun çıkışında elektrik enerjisi oluşturur.

  1. Jeneratör

Jeneratörler sayesinde elektromanyetik indüksiyon sağlanarak elektrik enerjisi üretimi oluşur. Pervanenin şaftı döndürmesi ve jeneratörlerde bulunan mıknatısların da dönüşü ile alternatif akım başlamaktadır.

Rüzgar türbinlerinin iç yapısından bahsedecek olursak karşımıza birkaç bölüm çıkar.

  • Makine yeri

Bu bölümde rüzgar türbini parçaları arasında yer alan dişli kutusu ve elektrik üretici gibi önemli parçalar bulunur. Makine yerinin solunda rüzgar türbini pervanesi ve kanatları bulunmaktadır.

  • Göbek

Rüzgar türbinin düşük hız miline bağlıdır.

  • Düşük hız mili

Düşük hız mili pervane göbeğini dişli kutusuna bağlayan kısımdır. Bu milde frenlerin çalışması için gerekli borular bulunmaktadır.

  • Dişli kutusu

Dişli kutusunun solunda düşük hız mili, sağında ise yüksek hız mili bulunmaktadır.

  • Mekanik frenli yüksek hız mili

Dakikada 1500 devir hızı ile dönerek elektrik üretecini çalıştıran parçadır. Mekanik fren acil durumlarda ve aerodinamik frenler çalışmadığında ya da türbine bakım uygulaması yapılırken kullanılmaktadır.

  • Elektrik üreteci

Elektrik üreteci modern bir türbinde genelde 500 ve 1500 kW arasında azami elektrik gücüne sahiptir.

  • Elektrik kontrol ünitesi

Elektrik kontrol ünitesi rüzgar türbininin durumunu sürekli olarak izlemeye yarayan ve eğim mekanizmasının kontrolünü sağlayan bir bilgisayar içermektedir. Bu ünite herhangi bir olası arıza durumunda rüzgar türbinini direkt olarak durdurur ve telefon modem hattı aracılığı ile türbin operatörü bilgisayara uyarı göndermektedir.

  • Hidrolik sistem

Rüzgar türbini parçaları arasında yer alan aerodinamik frenleri içermektedir.

  • Soğutma birimi

Hem üreteci hem de dişli kutusundaki yağı soğutmaya yarar.

  • Kule

Rüzgar türbininde bulunan kule makine yeri ve pervaneyi taşımaya yaramaktadır. Kuleler genellikle kafes ve daire biçimindedir. Kulenin yüksek olması her zaman için avantaj sağlamaktadır.

  • Eğim mekanizması

Eğim mekanizması pervane ve makine yerini rüzgara karşı döndürmek için elektrik motorlarından faydalanan parçadır.

  • Anemometre ve Yelkovan

Rüzgar hızını ve yönünü ölçmek için kullanılan aletlerdir.

Rüzgar Türbin Çeşitleri

Rüzgar türbinleri boyut ve tiplerine göre genellikle dönme eksenlerine göre sınıflandırılmaktadır. Rüzgar türbini çeşitleri dönme eksenlere göre şöyledir;

Yatay eksenli rüzgar türbinleri

Yatay eksenli türbinlerde dönme ekseni rüzgar yönüne  paralel olacak şekildedir. Türbinin kanatları ise rüzgarın yönüne dik açı yapmaktadır. Ticari amaçlarla kullanılan rüzgar türbinleri genellikle yatay eksenli olmaktadır. Yatay eksenli rüzgar türbinleri genellikle rüzgarı önden almaya olanaklı şekilde tasarıma sahiptir. Bunun yanı sıra rüzgarı arkadan alan türbinler de vardır. Ancak bu türbinler çok kullanılmamaktadır. Yatay eksenli rüzgar türbinlerinin en kötü yanı türbinin sürekli rüzgar almasını sağlayan dümen sistemine sahip olmasıdır. Pervane tipi rüzgar türbinleri yatay eksenli rüzgar türbini için verilebilecek en iyi örnektir.

Dikey eksenli rüzgar türbinleri

Bu tip türbinlerde mil düşeydir ve rüzgarın geliş yönüne doğru dik olacak şekilde tasarlanmıştır. Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin Savonius ve Darrieus isimli çeşitleri bulunmaktadır. Rüzgar enerjisi türbinleri arasında yer alan bu türler daha çok deney amaçlı kullanılmak için üretilmiştir. Bu türbinler bazı üstünlüklere de sahiptir. Jeneratör ve dişli kutusunun yere yerleştirilmesi nedeniyle bu türbini kulenin üzerine kurmak gerekmemektedir. Bu türbinlerde dümen sistemine de ihtiyaç duyulmaz. Düşey eksenli türbinlerin bakım ve onarımı da oldukça kolaydır. Elde edilen enerjinin nakli de kolaydır. Ancak düşey eksenli türbinlerin bazı sakıncaları da bulunur. Yere yakın olması nedeniyle alt seviyelerdeki rüzgar hızlarının ve verimliliğin düşük olması, ilk hareket motoruna ihtiyaç duyulması, ayakta kalması için tellerle sabitleme mekanizmasına ihtiyaç duyulması ve fazla pratik olmaması da dezavantajlarından bazılarıdır. Dikey eksenli rüzgar türbinleri yatay eksenliler kadar rağbet görmese de birçok deney ve gözlemlerde kullanılan çeşitlerdir.

Rüzgar Enerjisi Türbini Üreticileri

Rüzgar enerjisi türbini üretiminde Avrupalı ülkeler oldukça büyük bir pazar payına sahiptir. Rüzgar enerjisi üreten firmaların dünyadaki ilk 10 üreticisinden 9’u Avrupa kökenlidir. Ayrıca 2010 yılı içerisinde rüzgar enerjisi türbinleri satışında %90’dan fazla alış Avrupa ülkelerinden gerçekleştirilmiştir. Rüzgar enerjisi türbini üretiminde Danimarka ve Almanya pazar payının %80’ine sahip olan ülkelerdir. Bununla birlikte Türkiye’de de küçük ölçekli rüzgar türbinleri üretimi gerçekleştiren bazı firmalar vardır. Ancak Türkiye dışa bağımlılığını henüz bırakabilmiş değildir. Pazar payına sahip olan ülkeler arasında yer almak için çalışmalara devam edilmektedir.