OTOYOLLAR

EVLERİN DIŞ CAMLARINA 18 ADET PC FAN BAĞLAYIP DIŞARIDAKİ RÜZGAR ENERJİSİNDE ELEKTRİK PROJESİ

EVLERİN DIŞ CAMLARINA 18 ADET PC FAN BAĞLAYIP DIŞARIDAKİ RÜZGAR ENERJİSİNDE ELEKTRİK PROJESİ

EVLERİN DIŞ CAMLARINA 18 ADET PC FAN BAĞLAYIP DIŞARIDAKİ RÜZGAR ENERJİSİNDE ELEKTRİK PROJESİ

Rüzgâr gücü

Vikipedi, özgür ansiklopedi
 
 
Gezinti kısmına atla Arama kısmına atla

Rüzgâr gücü, elektrik üretmek için rüzgâr türbinleri, mekaniksel güç için yel değirmeni, su veya kuyu pompalama için rüzgâr pompaları veya gemileri yürütmek için yelkenler kullanarak rüzgârın kullanışlı formundaki rüzgâr enerjisinin sonucudur.

2015 itibarıyla, Danimarka elektriğinin %40'ını rüzgârdan elde etti ve dünya etrafındaki en az 83 diğer ülke elektrik şebekesini rüzgâr enerjisi ile destekledi. 2014’ün sonu itibarıyla dünya çapındaki rüzgâr enerji santralleri (RES) kapasitesi 369,553 MW'a (megawatt) ulaşmıştır. Bu da dünyada kullanılan elektriğin %4’ü anlamına gelmekte.

Tarihçe

 
Charles Brush'ın 1888'deki değirmeni, elektrik üretimi için.

İnsanlar yelkenlileri hareket ettirmek ve gemileri yürütmek için en az 5500 yıldan beri rüzgârın gücünden faydalanıyor. Yeldeğirmenleri, sulama işlemi ve tahıl ezmek için 7. yüzyıldan beri Afganistan, İran ve Pakistan’da kullanılıyor.

1887 Temmuz ayında İskoç Akademisyen Profesör James Blyth rüzgâr gücü ile elektrik üreten ilk değirmeni inşa etti ve 1891’de İngiltere’de patent aldı. 1887-88’de Amerika Birleşik Devletleri’nde, Charles Francis Brush, James Blyth'in değirmeninden daha büyük ve üzerinde daha fazla mühendislik yapılmış değirmen kullanarak elektrik üretti. 1900 yılına kadar evinde ve laboratuvarının elektriğini sağladı. 1890’larda Danimarkalı bilim adamı ve mucit Poul la Cour'un rüzgâr türbinleri üzerine rüzgâr tünelinde yapmış olduğu deney ve araştırmalar sayesinde günümüz türbinlerine giden yolda ciddi bir bilgi birikimi oluştu.

1970'lere gelindiğinde fosil yakıt dışında enerji kaynakları arayışının artması ve çevre aktivistlerinin baskıyla Danimarka'da ilk modern rüzgâr türbinleri üretilmeye başlandı. Bu ilk rüzgâr türbinleri 20-30 kW gücündeydiler. 2015 itibarıyla 7 MW'lık rüzgâr türbinleri prototip olarak geliştirilmektedir, ilk uygulamalar Avrupa'nın çeşitli yerlerinde yapılmaya başlanmıştır. Bugün rüzgâr türbinleri, ev bahçelerinden, parklara, akü depolamalı mini sistemlerden; fabrikalara elektrik sağlayıp ürettiği fazla elektriği şebekeye veren orta ölçekli sistemlere, şehirlere elektrik sağlayan santrallere kadar her ölçekte uygulanmaktadır.

Rüzgâr enerjisi

 
Rüzgâr Tarlası (Bozcaada, Çanakkale)
 
Otoban Kenarında Rüzgâr Tarlası(Almanya)

Rüzgâr enerjisi hareket halindeki havanın kinetik enerjisidir. Hayali bir A alanına t zamanında ilerleyen toplam rüzgâr enerjisi:

E = A . v . t . ρ . ½ v2,

sırası ile v rüzgâr hızı, ve ρ havanın yoğunluğudur.

Bu formül iki ana kısımdan oluşur: A alanına doğru ilerleyen havanın hacmi (A . v . t) ve ilerleyen havanın birim hacim başına kinetik enerjisi (ρ . ½ v2).

Toplam rüzgâr gücü ise:

P = E / t = A . ρ . ½ v3

Rüzgâr gücü, rüzgâr hızının üçüncü kuvveti ile orantılıdır. Bir başka deyişle, rüzgâr hızındaki bir birimlik artış ile rüzgâr gücü kübik olarak artar.

Teorik rüzgâr enerjisi eldesi

Hayali bir A alanına t zamanında ilerleyen toplam rüzgâr enerjisi, ancak bir rüzgâr türbininin ilerleyen rüzgârın hızını sıfıra düşürmesi ile tamamen ele geçirilebilir. Gerçekte ise bu mümkün değildir çünkü türbine ulaşan havanın türbinden belli bir hız ile ayrılması gerekir. Rüzgâr hızı girdisi ve çıktısı arasında bir ilişki kurulur. Bunlardan biri akım borusu kavramıdır. Bu yönteme göre herhangi bir rüzgâr türbininden maksimum elde edilebilir rüzgâr enerjisi, toplam teorik rüzgâr enerjisinin %59'una eşittir. (Bakınız; Betz Yasası)

Uygulamada rüzgâr enerjisi eldesi

Diğer kayıplar, örneğin rotor kanadının sürtünme kaybı, (eğer mevcutsa) dişli kutusu, jeneratör ve konvertör kayıpları vd. elde edilen enerjiyi azaltır.

Rüzgârdan ticari olarak elde edilebilecek enerji insanlığın diğer bütün kaynaklardan şu anda elde ettiğinden büyük ölçüde daha fazladır. Güneşten gelen enerjinin dünya tarafından emilen %1 atmosferde kinetik enerjiye dönüşür. Eğer bu enerjinin yer yüzüne eşit olarak dağıldığını varsayarsak karalarda rüzgârdan elde edilebilecek enerji 3.4x1014 W (Watt) olarak hesaplanır ki bu dünyada şu anda kullanılan ticari enerjinin 22 katına denk gelmektedir.[1]

Global olarak kara ve okyanus kıyılarında 100 m yüksekliğinde yaklaşık olarak 1700 TW (terrawatt) rüzgâr enerjisi mevcuttur. Günümüz şartlarında ticari olarak değerlendirildiğinde bunun 72 ila 170 TW'ı pratiklik ve maliyet göz önüne alındığında kullanılabilir.

Rüzgâr hızının dağılımı

Farklı rüzgâr kuvvetleri ve belli bir yerdeki ortalama değer bir rüzgâr türbininin yalnızca orada üretilebilir enerjisinin miktarını göstermez. Belli bir alandaki rüzgâr hızının frekansını belirlemek için, olası bir dağılım fonksiyonu gözlenen veriye göre uyarlanır. Farklı alanlarda farklı rüzgâr hız dağılımı vardır. Weibull modeli birçok yerdeki saatlik rüzgâr hızlarının gerçek dağılımını yaklaşık olarak yansıdır. Weibull faktörü yaklaşık olarak 2’dir ve bu yüzden Rayleigh dağılımı daha az bir doğruluk olarak kullanılabilir, fakat daha basit modeldir.

Rüzgâr Tarlaları

Rüzgâr Türbini

Rüzgâr türbinleri, rüzgârdaki kinetik enerjiyi önce mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Bir rüzgâr türbini genel olarak kule, jeneratör, hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar ve pervaneden oluşur. Rüzgârın kinetik enerjisi rotorda mekanik enerjiye çevrilir. Pervane milinin devir hareketi hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır. Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi aküler vasıtasıyla depolanarak veya doğrudan alıcılara ulaştırılır.

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) , "Düşey Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (DERT) ve "Eğik Eksenli Rüzgâr Türbinleri" (EERT) olmak üzere üç sınıfa ayrılırlar.

Elektrik üretimi

Bir rüzgâr tarlasındaki türbinler orta gerilimle güç toplama sistemi ve iletişim ağına bağlıdır (daha çok 34.5 kV). Alt istasyondaki, bu orta gerilim elektriksel akımı yüksek gerilim elektrik iletim hattı sistemine bağlanması için bir transformatör yardımı ile arttırılır.

Şebeke yönetimi

Rüzgâr gücü için sıklıkla kullanılan indüksiyon jeneratörler, ikazlama için reaktif güce ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden, güç faktörü düzeltme için sağlam kondansatör bankalarını içeren rüzgâr güç düzeltme sistemlerinde şalt sahasına ihtiyaç vardır. Rüzgâr türbin jeneratörlerinin farklı türleri, şebekeye iletim esnasında farklı davranır. Bu yüzden, yeni bir rüzgâr tarlasının dinamik elektromekanik karakteristiğinin kapsamlı modellemesi, iletim sistemi operatörlerinin, oluşabilecek sistem hatalarını tamir edebilmesi ve dengeli davranış göstermesi sağlaması için, gereklidir. Özellikle indiksiyon jeneratörler, buhar ve hidrolik türbin senkron jeneratörlerin aksine, hata esnasında sistem gerilimini desteklemezler. Çift beslemeli elektrik makineleri rüzgâr türbinleri ve türbin jeneratörü ile toplayıcı sistem arasındaki katı hal dönüştürücüleri- şebeke bağlantısı için daha çok tercih edilen özelliklere sahiptir. İletim sistemi operatörleri, sisteme bağlantıyı sağlayan gereçleri belirlemek için şebeke koduna sahip bir rüzgâr tarla geliştiricisi ile bağlantı kurmalıdır. Bu gereçler, güç faktörü, sabit frekans ve sistem hataları esnasındaki rüzgâr türbinlerinin dinamik davranışlarını içerir.

Kapasite faktörü

Her bir rüzgâr türbini için belirlenmiş bir rüzgâr hızında, sistemden elde edilen güç en büyük değere ulaşır. Bu en büyük güce “nominal güç” ve bu rüzgâr hızına “nominal hız” adı verilmektedir. Rüzgâr hızının, nominal hız değerini aşması halinde sistemden elde edilecek güç nominal güç kadar olacaktır.[2] Rüzgâr hızı değişken olduğu için rüzgâr türbini hiçbir zaman nominal gücü ile bir yıldaki toplam saatin çarpımı kadar üretim yapamaz. Santralin ortalama gücünün nominal gücüne oranı kapasite faktörü (KF) olarak adlandırılır. KF bir santralin ne kadar verimli kullanıldığını gösteren bir parametredir.[3] Tipik olarak kapasite faktörü %20 ile 40 arasındadır. Örneğin; kapasite faktörü %35 olan 1 MW’lık bir türbin, yılda 8760 MWh (megawatt.saat) (1*24*365) üretmez. Sadece 1*0,35*24*365= 3066 MWh üretir.

Yakıt santrallerinin aksine kapasite faktörü rüzgârın doğal özelliğiyle sınırlıdır.

Etki

Rüzgâr enerji “etki”si, rüzgâr tarafından üretilen enerjinin, jeneratörün kullanılabilir toplam kapasitesi ile karşılaştırılmasıdır. Genellikle rüzgâr etkisinin “maksimum” seviyede olduğu kabul edilir. Belirli şebekedeki sınır var olan üretim santrallerine, mekanizmaların fiyatına, arz-talep yönetimine, verime ve diğer faktörlere bağlıdır. Bağlı bir elektrik şebekesi, donanım başarısızlıkları için zaten ters besleme ve iletim verimini içerir. Bu ters verim, rüzgâr santrallerinde üretilen gücü düzene koymaya da yardımcı olabilir. Çalışmalar tüketilen toplam elektrik enerjisinin %20'sinin en az zorlukla birleştirilebileceğini gösterdi. Bu çalışmalar coğrafik olarak çeşitli yerlerdeki rüzgâr tarlalarında, kullanılabilir enerjinin bir kısmında, arz-talep yönetiminde, büyük şebeke alanlarında yapıldı. Bunlardan başka birkaç tekniksel sınırlama da vardır. Fakat ekonomik dengesizlikler daha da önem arz ediyor.

Şu anda, birkaç şebeke sistemindeki rüzgâr enerjisinin etkisi %5'in üzerindedir: Danimarka (%19'un üzerinde), İspanya ve Portekiz (%11'in üzerinde), Almanya ve İrlanda Cumhuriyeti %6'nın üzerinde). 8 Kasım 2009'un sabah saatlerinde, İspanya'daki elektrik arzında, ülkenin elektriğinin yarıdan fazlası rüzgâr enerjisinden sağlandı. Bu durum şebekede hiçbir sorun teşkil etmedi.

Danimarka şebekesi, Avrupa şebekesiyle büyük oranda bağlantılıdır. Rüzgâr gücünün yarıdan fazlasını Norveç'e göndererek şebeke yönetimi problemlerini çözmüş oldular. Elektrik gönderimi ve rüzgâr gücü arasındaki ilişki çok sıkıdır.

Öngörülebilirlik

Rüzgâr gücünden üretilen elektrik, birkaç farklı zaman aralığında, saatlik, günlük ve mevsimlik olarak yüksek oranda değişebilir. Rüzgâr santrali yatırımı yapılmadan önce bölgede ölçün direkleri vasıtasıyla en az 1 senelik ölçümler yapılır ve bölgenin ortalama rüzgâr hızı elde edilir, yatırım bu ortalama hıza göre yapılır. Analiz programları ile mikro analizler yapılarak bölgedeki rüzgâr açısından en verimli noktalar seçilir, bu sayede kesintiler en aza indirilir. RES'ler de diğer elektrik santralleri gibi belli bir talep ve tarife ile şebekeye elektrik satarlar. Diğer santrallerin aksine RES'lerde enerji üretimi rüzgârın anlık durumuna bağlı olduğundan rüzgâr tahminleri ciddi önem arz etmektedir. Türkiye'de Lisanlı ve Lisanssız sektör olarak ikiye ayrılmıştır. Lisanslı sektör 1 MW (megawatt) üzeri santralleri kapsar ve burada tarifelendirme yapılmaktadır ancak 1 MW altında elektrik üreten santraller doğrudan şebekeye verilebilir. Bu sebeple lisanslı RES'lerde öngörülebilirlik anlık olarak önem kazanmaktadır.

Türbin yerleşimi

Rüzgâr türbin yerlerinin iyi tespit edilmesi rüzgâr gücünün ekonomik kullanılması açısından kritik önem taşır. Rüzgârın kendi kullanılabilirliği bir tarafa, iletim hatlarının kullanılabilirliği, üretilen enerjinin değeri, bulunduğu yerin bedeli, yapıma ve işleme çevrenin vereceği tepkiler gibi diğer faktörlerde göz önüne alınmalıdır. Denizdeki yerleşimler, yapıları daha büyük inşa ederek, daha fazla yıllık yük faktörlerinin getirisiyle maliyeti dengeleyebilir. Rüzgâr tarla tasarımcıları, belirli bir rüzgâr tarlası tasarımında, bu tür sorunların tesirlerini tespit etmek için özel rüzgâr enerji yazılımı kullanır.

Rüzgâr güç yoğunluğu (WPD), belirli bir yerdeki rüzgârın etkin güçünün hesabıdır. Rüzgâr güç yoğunluğunun dağılımını gösteren bir harita, rüzgâr türbinleri uygun olarak yerleştirmek için başvurulacak ilk adımdır. Bir yerde ne kadar büyük WPD varsa, sınıflandırma o derece büyük olur. Rüzgâr gücünün 3'ten ( 50 m'lik rakımda 300–400W/m² ) 7'ye (50 m'lik rakımda 800–2000 W/m²) kadar olan sınıflandırmalarda genellikle rüzgâr güç arttırımı için uygunluk göz önünde bulundurulur...

Rüzgâr gücü kullanımı

Dünyadaki durum

Dünya yeni kurulan kapasite (2015)[4]

 

<div style="border:solid transparent;position:absolute;width:100px;line-height:0;

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Circle frame.svg
  Çin: 30,500 MW (%48.4)
  ABD: 8,598 MW (%13.6)
  Almanya: 6,013 MW (%9.5)
  Brezilya: 2,754 MW (%4.4)
  Hindistan: 2,623 MW (%4.2)
  Kanada: 1,506 MW (%2.4)
  Polonya: 1,266 MW (%2.0)
  Fransa: 1,073 MW (%1.7)
  Birleşik Krallık: 975 MW (%1.5)
  Türkiye: 956 MW (%1.5)
  Dünyanın geri kalanı: 6,749 MW (%10.7)
  Toplam: 63,013 MW (%100)
Dünya kümülatif kapasite (2015)[4]

 

<div style="

Bu kategoride ürün bulunamadı.