Rüzgar Türbini Nasıl Elektrik Üretir?

Rüzgar türbinleri 2000 yıldır elektrik olmasa da enerji dönüşümünde kullanılageldi. Son yıllarda rüzgar türbinleri ile elektrik üretimi son derece yaygınlaşmaya başladı. Rüzgar türbini nasıl elektrik üretir sorusunu cevaplandırmak üzere bu makalemizi kaleme aldık.

Rüzgar enerjisini elektrik enerjisine çevirmek son teknoloji olayı olarak basit bir prensiple yapılır, enerji elde edilmesi bir takım aerodinamik analizler yapılarak üretilen kanatlar sayesinde gerçekleşiyor. Bilimsel olarak bir yerde rüzgar hızı saniyede 15 metre ve üzerinde süreklilik arz ediyorsa oraya bir rüzgar türbini yerleştirerek enerji elde edebilirsiniz. Tabi önceden yıllık rüzgar potansiyelini belirten bir yıllık veri toplamanız, büyük yatırımlar için gereklidir. Yılın birkaç ayında şiddetli rüzgar varken diğer aylarda kritik seviyenin altında olduğunda sistem zarar ettirecektir.

Rüzgar Türbini Temel Çalışma Prensibi

Bir rüzgar türbini pervaneye bağlı olan generatörden elektrik üretir. Sürekli dönme hareketini elde edebileceğimiz her alanda iletken ve mıknatıslar kullanarak elektrik enerjisi elde edebiliriz. Bir başka deyişle bir sistemden elektrik enerjisi elde etmek için, hareket, iletkenler ve mıknatıslar yeterli olur. Rüzgar türbininde de hidroelektrik santralinde de Nükleer enerji santralinde de prensip aynıdır. Amaç kararlı ve sürekli bir dönüş hareketi sağlamaktır. Bunu su kaynatarak buharı elde edip, buharı basınçlandırarak türbinlere vererek yapabilirsiniz. Ya da rüzgarın kanatları çevirmesini sağlayacak bir rüzgar türbin sistemi yapabilirsiniz. Bütün amaç düzgün dönme hareketi sağlayabilmektir. Basitçe rüzgar, türbin kanatlarına dönme hareketi yaptırır. Termodinamik yasalarının ilki der ki, var olan enerji yok edilemez olmayan bir enerji de var edilemez. Ancak enerji form değiştirebilir. Rüzgarın elektriğe çevrilmesi buna örnektir. Havanın Watt cinsinden gücü, elektriğin Watt cinsinden gücüne dönüştürülmektedir. Rüzgarın gücü sayesinde rüzgar türbin sistemi enerji üretir. Bu hareket dişlilere verilir ve dönüş hızı arttırılır. Bu da bir generatöre iletilir. Elektrik üretmek için 3 koşul böylece yerine gelmiş olur. Hareket, iletken ve mıknatıslar…

Enerji Dönüşümü Hayatımızı Kolaylaştırıyor

Tıpkı araba ile giderken ellerimizi dışarı çıkardığımızda ellerimize çarpan havanın bir itiş gücü sağlaması gibi, hareket eden rüzgar kanatları döndürür. Dönüşün iyi sağlanması için bir takım aerodinamik analizler yapılarak kanatlar üretilir. Yani rastgele kanat üretilmez. Onlardan en yüksek verimin alınması planlanır. Hafif olmaları için de pahalı bir karbon fiber malzemeden üretilirler. Sistemin çalışması prensip olarak basittir: Doğal rüzgarlar, kanatları çevirir, bu ağır dönüş araçlardaki şanzıman dişli sistemin gibi yarı çapı daha küçük dişlilere aktarılarak birim zamanda dönüş hızı arttırılır. Mekanik dönme hareketi de jeneratöre iletilir. Böylece bir AC voltaj elde edilir. Fakat kanatlardaki bu dönme gücü direk bir jenaratör ile birleştirilemez. Burada dikkat edilen şey, kararlı bir dönüş sağlamaktır. Yavaş dönme ile enerji üretilemez, çok hızlı dönme de sisteme zarar verir.

Kanatların Hareketini Alan Dişli Sistem

Bu sistemi bisikletin ön ve arka çarklarını göz önüne getirerek anlayabilirsiniz. Öndeki çark bir tür attığında arkadaki çark 2-3 tur atabilmektedir. Hızı arttırmak için planet dişli takımı kullanır. Sistemde fren de bulunmaktadır. Aşırı rüzgar olduğunda fren sistemi devreye girer. Amaç dönüş hızını dengelemektir. Bir rüzgar türbin sisteminin altında yükseltici transformatör bulunur. Bu da elektriği yükseltir.

Rüzgarın yönü her an değişebildiği için, sistemin arkasına bir “dümen kuyruk” yerleştirilir. Bu sistem, rüzgar nereden eserse o yöne dönmeyi sağlar. Pervanelerdeki dönüşü kesintisiz hale getirmek için kurulan basit bir sistemdir. Pekiyi rüzgarın yönünü kim nasıl ölçüyor? Bu görevi de sensörler yapabiliyor. Sensörlerin görevi, rüzgar hızını elektronik olarak ölçmek. Rüzgardaki sapmalar tespit edildikten sonra elektronik devre elemanı uygun sinyali gerekli birime aktarır. Böylece sistem tam olarak rüzgarı karşısına alacak şekilde vaziyet alır.

Rüzgar enerjisi, sistem tarafından önce mekanik enerjiye dönüştürülür sonra da mekanik enerji jeneratör yardımı ile elektrik enerjisine dönüştürülür. Bir rüzgar türbininin elde edebileceği enerjinin bir sınırı vardır. Bu sınır Betz Limiti olarak bilinir. Bu hesaplamalara göre bir türbinin en yüksek verimi yüzde 53 olabilir. Ancak kaynak bedava rüzgar olduğu için, bu durum kaynak konusunda sıkıntı yaratmıyor. Üretilen enerji, şebekenin ulaştırılamadığı, bol rüzgar alınan küçük adalarda oldukça yeterli oluyor.

Rüzgar Türbini AC mi yoksa DC mi Üretiyor?

 Bu basit sistemde kanatlar, onlara bağlı olan dişli kutusu ve 3 FAZ AC girişi arkasında fırça ve bileziklerden oluşan bir AC sistemi bulunuyor. Elde edilen enerji AC formunda olup, bu enerji inverter kullanılarak 12 VDC veya 24 VDC forma dönüştürülebiliyor. Elde edilen DC akım da istenirse 220 V AC forma düzenli olarak çevrilebilir. Yani piyasada bulunan çevirici sistemler ile AC to DC veya DC to AC dönüşümler yapılabilir. Cep telefonlarının pilleri DC enerji ile çalışırlar. Ancak biz adaptörü 220 V AC şebekeye bağlarız. Adaptör içinde AC enerjiyi istenilen düşük voltajda DC enerjiye çeviren diyotlar vardır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir