İçeriğe atla

Rüzgâr çiftliği

Aşağı Saksonya, Almanya'da bir rüzgâr tarlası
Batı Teksas düzlüklerinde Brazos Rüzgâr Tarlası

Rüzgâr tarlası veya rüzgâr çiftliği, elektrik üretimi için kullanılan ve aynı yerde bulunan rüzgâr türbinleri grubudur. Özel türbinler orta gerilim (genellikle 34,5 kW) güç sistemine ve ağ şebekesine bağlanır. Elektrik şebekesinin orta gerilimdeki elektrik akımını bir transformatör yardımıyla yüksek gerilim iletim hattına bağlar.

İspanya, Danimarka ve Almanya Avrupa'nın önde gelen rüzgâr enerji üreticileridir. Büyük rüzgâr tarlası, birkaç düzineden yüzlerde özel rüzgâr türbinlerine kadar çok sayıda türbin içerir. Bunlar yüzlerce kilometrekare alanı kaplar. Türbinlerin arasındaki toprak tarım ve diğer amaçlar için kullanılabilir. Rüzgâr tarlası, okyanusdan veya denizden esen güçlü rüzgârların sağladığı avantajdan dolayı açık alanlara yapılır.

Dünyadaki ilk rüzgâr tarlası, Aralık 1980'de, Amerika Birleşik Devletleri, New Hampshire eyaletinin güneyindeki Çatallı dağında her biri 30 KW olan 20 rüzgâr türbininden yapıldı.

Teksas'taki Roscoe rüzgâr tarlası 780 MW'lık gücüyle şu an için dünyanın en büyük rüzgâr tarlasıdır.

Yer Planı

Rüzgâr Güç Yoğunluğu (RGY) olarak adlandırılan bir nicelik, rüzgâr enerji gelişimindeki konumları seçmek için kullanılır. RGY, belirli bir yerdeki rüzgârın etkin kuvvetinin hesabıyla ilgilidir. Genellikle bir zaman periyodundaki toprak seviyesinin üstündeki yüksekliği ifade eden terimdir. Hesaba hız ve kütle olarak alınır. Renk kodlu haritalar, belirli bir alan tanımlama için hazırlanır. Örneğin, "50 metredeki Ortalama Yıllık Güç Yoğunluğu." Yukarıdaki hesabın sonuçları Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı tarafından geliştirilen içerikte kullanılır ve "NREL CLASS" olarak ifade edilir. Daha büyük RGY hesabı sınıf tarafından daha yüksekte orantılanır.

Rüzgâr tarlasının yeri, zengin doğal yaşam alanı veya yol yapımına uygun yerler gibi çevresel hassasiyetli veya kıymetli olduğunda dolayı daha fazla tartışmaya neden olabilir. Bu alanlar gürültü endişesi ve herhangi bir aksilik olabileceğinden dolayı yerleşim yerleri dışında yapılır.

Rüzgâr hızı

Genel bir kural olarak, eğer rüzgâr hızı 16 km/s (veya 4,5 m/sn) veya daha büyükse rüzgâr generatörleri pratiktir. Yıl boyunca ani esmenin en az olasılıklı yer ideal olarak kabul edilir. Türbin yeri için önemli bir faktör de yerel demant veya elektrik iletim hattının kapasitesidir.

Alanlar genellikle rüzgâr atlasına göre belirlenir ve rüzgâr ölçümleriyle doğrulanmıştır. Meteorolojiksel rüzgâr verisi, büyük çaplı rüzgâr güç projesinin konumunu belirlemek için tek başına genellikle yeterli değildir. Yerin rüzgâr hızı ve yönü ile ilgili veriyi toplama, bölgenin potansiyelini tanımlamak için çok önemlidir. Yerel rüzgârlar çoğunlukla bir yıl veya daha fazlası için takip edilir ve rüzgâr generatörleri kurulmadan önce ayrıntılı rüzgâr haritaları çıkartılır.

Yükseklik

Alçak basınç etkisinden dolayı yükseklerde rüzgâr daha hızlı eser. Yükseklikteki hız artışı, yüzeye yakınında daha tesirlidir. Arazi, yüzey engebeliği ve ağaç ve yapılar gibi rüzgârı engelleyen şeyler tarafından etkilenir.

Kopenhag yakınlarında deniz kıyısı türbinleri

Rüzgâr park etkisi

"Rüzgâr park etkisi", türbinler arasındaki karşılıklı engelden dolayı çıkış kaybını ifade eder. Rüzgâr tarlaları birçok türbinden oluşur ve her biri rüzgâr enerjisinin birazını yutar. Alan elverişli olduğunda, kayıpları en aza indirmek için türbinler, kuvvetli rüzgârda rotor çapının beşte üçü kadar bir boşlukla dik şekilde, rüzgâr kuvvetinin yönünde ise rotor çapının onda beşi kadar açıklıkla yerleştirilir. Kayıt toplam kurulu gücün %2'si kadar olabilir.

Büyük rüzgâr parkında, her bir rotor arasındaki etkinin "multifractal" olduğundan dolayı, türbinlerin Kolmogorov düzensizliğindeki davranışta önemli derecede sapma görülür.

Çevresel ve Estetik Etkiler

Rüzgâr gücünün çevresel etkileri ile geleneksel enerji kaynaklarının çevresel etkilerini karşılaştırma göreceli olarak benzerdir. Rüzgâr gücü, fosil yakıt güç kaynakları gibi yakıt tüketmez ve hava kirliliği yapmaz.

Kuş ve yarasa tehlikesi birçok bölgede endişeye sebep olmaktadır. Bazı kuşlar, insanların temiz olmayan güç kaynaklarını kullanmalarından dolayı neden olduğu kuş ölümleriyle, rüzgâr türbinlerinden dolayı ölenler karşılaştırıldığında, ikincisinin çok az bir etkisi vardır. Rüzgâr tarlalarının yeri ile ilgili anlaşmazlık çok büyük sorundur.

Estetik etkiler de bazı alanlarda sorun teşkil ediyor.

Güç şebekesindeki etki

Uygun ölçekli rüzgâr tarlaları, iletim hatlarına enerji dönüşümü yapılarak aktarılmalıdır. Rüzgâr tarla geliştiricisi, teknik standartları karşılaması için rüzgâr tarlasına ek teçhizat veya kumanda sistemlerini kurmakla yükümlü hale getirilmelidir. Rüzgâr tarlası kuran şirket veya kişi üretilen gücü iletim hatları vasıtasıyla satabilmelidir.

Türleri

Roscoe rüzgâr tarlası, Batı Texas

Karada

Karadaki (onshore) türbinler tepe veya dağlı bölgelerde, genellikle hahilden üç veya daha fazla kilometre uzaklıkta sırtlarda kurulur. Bu, bir sırttaki rüzgâr ivmesi olarak oluşabilecep yersel (topoğrafik) hızlanmayı kullanmak için yapılır. Bu yolla kazanılan ek rüzgâr hızı üretilen enerjide önemli miktarda fark oluşturur. Daha fazla eklenti, türbinlerin yerlerini genişletilmesine değecek kadar olmalıdır. Çünkü 30 m.'lik bir fark bazen çıkışta iki kat olarak yansır.

Sahilde

Sahildeki (nearshore) türbinler sahil hattının üç kilometre içinde veya sahilden on kilometre içeride suda yapılır. Bu alanlar türbin inşası için iyi sahalardır. Çünkü kara ve denizin ısı farklılıklarından dolayı rüzgârın gücünden daha iyi faydalanılır. Bu bölgelerdeki rüzgâr hızları, esme yönüne bağlı olarak, hem karadakinin hem de denizdeki rüzprevailingın karakteristik özelliklerini taşır.

Denizde

Denizdeki (offshore) rüzgâr üretim bölgeleri genellikle karadan on veya daha fazla kilometre uzaktadır. Denizdeki rüzgâr türbinleri karadakilerden daha az sıkıntılıdır. Çünkü suyun yüzey pürüzsüzlüğü karadakinden daha fazladır (özellikle derin sularda). Ortalama rüzgâr hızı genellikle açık sularda oldukça fazladır. Kapasite faktörleri karadakinden ve sahildekinden daha büyüktür.

Büyük rüzgâr türbin parçalarını (kuleler, motor yerleri (nacelles) ve kanatlar (blades)) taşıma, karadakine nazaran daha kolaydır. Çünkü gemiler ve mavnalar, bu türlü devasa parçaları, kamyon/TIR veya trenden daha kolay taşır. Karada büyük yük taşıtları otoyol virajlarında, türbinin maksimum uzunluğu yolun bu kısmı dikkate alınarak üretilmelidir. Fakat açık denizde böyle bir sorun yoktur.

Denizdeki rüzgâr türbinleri, yapı itibarıyla muhtemelen en büyük ebatta kalacaklardır. Türbin tarlaları denizde türbinden oluşabilir.

Zemin etütlü, temel altyapı kule teknolojileri

Kıtasal sığ alanlarda, su 40 m.'den daha derin değildir. 4. Kategori veya daha büyük fırtınalar hariç bu alanlar rüzgârlıdır. Zemin etütlü türbinler şu an kurulum için idealdir.

Su altı, yüzen türbin teknolojileri

Yeni su altı, yüzen türbin teknolojileri henüz yeni yeni yaygınlaşmaya başladı. İlk büyük kapasiteli yüzen rüzgâr türbini, 2,3 MW'lık, 120 m. yüksekliğinde kuleye sahip, 220 metre su altında yapısı olan Kuzey Denizi açıklarında, Norveç, Stavanger'dedir. 2 yıllığına test edilecek. Unite 2009'un yazında inşa edildi ve 2009 Kasım ayında faaliyete geçti.

Havada

Uçan rüzgâr türbinleri kule masraflarından muaftır ve yüksek hızlarda, yüksek irtifada uçabilirler. Çoğu sistemler ticari amaçlı değildir.

Kaynakça

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Rüzgâr</span> Yüksek basınç alanından Alçak basınç alanı arasındaki yatay yönlü hava hareketi

Rüzgâr ya da yel, hava veya diğer gazların gezegen yüzeyine göre doğal hareketidir. Rüzgârlar, onlarca dakika süren fırtına’lardan, kara yüzeylerinin ısınmasıyla oluşan ve birkaç saat süren yerel meltemlere, Dünyanın iklim bölgeleri arasındaki güneş enerjisinin soğurulma farkından kaynaklanan küresel rüzgârlara kadar çeşitli ölçeklerde oluşur. Büyük ölçekli atmosferik dolaşımın iki ana nedeni, ekvator ve kutuplar arasındaki farklı ısınma ve dünyanın dönüşüdür. Tropik ve subtropik bölgelerde, arazi ve yüksek platolar üzerindeki alçak ısıl dolaşımlar muson sirkülasyonlarını yönlendirir. Kıyı bölgelerinde deniz meltemi/kara meltemi döngüsü yerel rüzgârları belirler. Değişken arazi yapılı bölgelerde dağ ve vadi meltemleri hakimdir.

<span class="mw-page-title-main">Türbin</span>

Türbin, bir akışkanın enerjisini işe çevirmek için kullanılan alettir. Türbin bir mil ve üzerinde kanatçıklardan oluşur. Kullanılan akışkana göre türbinin yapısı değişir. Çalışma prensibi şu şekildedir. Akışkan türbinin kanatçıklarına çarparak türbin miline hareket verir, hareket milin çıkışında mekanik işe dönüşür.

<span class="mw-page-title-main">Rüzgâr türbini</span> Rüzgârın kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren sistem

Rüzgâr türbini, rüzgârdaki kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemdir. Rüzgar türbinleri, aralıklı yenilenebilir enerjinin giderek daha önemli bir kaynağı haline gelmekte ve birçok ülkede enerji maliyetlerini düşürmek ve fosil yakıtlara bağımlılığı azaltmak için kullanılmaktadır. Bir çalışma, 2009 yılı itibarıyla rüzgarın fotovoltaik, hidro, jeotermal, kömür ve gaz enerji kaynaklarına kıyasla "en düşük göreceli sera gazı emisyonlarına, en az su tüketimi talebine ve en olumlu sosyal etkilere" sahip olduğunu öne sürmüştür.

<span class="mw-page-title-main">Hidroelektrik santrali</span>

Hidroelektrik santrali, barajda biriken su yer çekimi potansiyel enerjisi içermektedir. Su, belli bir yükseklikten düşerken, enerjinin dönüşümü prensibine göre Yerçekimi Potansiyel Enerjisi önce kinetik enerjiye daha sonra da türbin çarkına bağlı jeneratör motorunun dönmesi vasıtasıyla potansiyel elektrik enerjisine dönüşür. Buna da yenilenebilir enerji sınıfına giren hidroelektrik enerji santrali denir. Fizikten bilindiği gibi 1 kg'lık bir kütle, 1 m yükseklikten düştüğünde:

<span class="mw-page-title-main">Baraj</span> sulama ve elektrik üretimi amacıyla su biriktirmek için akarsu üzerine yapılan set

Baraj, eski zamanlardan beri insanlığın su ihtiyacını karşılamak ve tarımsal alanların sulanması amacıyla inşa edilen su yapılarıdır. Günümüzün modern barajları stratejik öneme sahiplerdir. Çünkü;

<span class="mw-page-title-main">Buhar türbini</span>

Buhar türbini, basınçlı buhardan termal enerjiyi çıkaran ve bunu dönen bir çıkış milinde mekanik iş yapmak için kullanan makinedir. Modern tezahürü 1884'te Charles Parsons tarafından icat edilmiştir. Modern bir buhar türbininin imalatı, 20. yüzyılda ilk kez kullanılabilir hale gelen teknolojiler kullanılarak yüksek kaliteli çelik alaşımlarını hassas parçalara dönüştürmek için gelişmiş metal işçiliğini içerir. Buhar türbinlerinin dayanıklılığı ve verimliliğindeki sürekli gelişmeler, 21. yüzyılın enerji ekonomisinin merkezinde yer almaya devam etmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik santrali</span> elektrik enerjisi üreten tesis

Elektrik santralı, elektrik üretecek bir fabrikayı meydana getiren tesislerin tümü.

<span class="mw-page-title-main">Rüzgâr gücü</span> Rüzgârdan elektrik enerjisi üretimi

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.

<span class="mw-page-title-main">Rüzgâr gücünün çevre üzerindeki etkisi</span>

Rüzgâr enerjisinin başlıca etkisi, fosil yakıtlı santrallerin elektrik üretiminde neden olduğu kirliliği göstermemesidir. Değişik enerji kaynakları, klasik enerji kaynaklarıyla yer değiştirebilirken, rüzgâr enerjisinin çevresel maliyeti çok daha düşük olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Yüzen rüzgâr türbini</span>

Yüzen rüzgâr türbini, türbin kulesinin deniz dibine temel ile sabitlenmesinin mümkün olmadığı derinliklerinde, yüzen bir yapıya monte edilen denizdeki rüzgâr türbinidir. Rüzgâr akışını bozan yersel (topoğrafya) özellikler su yüzeyinde olmadığından dolayı rüzgâr, denizde daha güçlü ve daha sabit olabilir. Üretilen elektrik su altı kabloları ile karaya gönderilir. Enerji üretim oranı denizde daha fazla olduğundan dolayı, ilk büyük yüzen türbinlerin maliyeti, dibe sabitlenmiş sahildeki rüzgâr türbinleriyle rekabet içindedir. Rüzgâr esişi karaya nazaran daha stabil ve devamlıdır. Denizüstü rüzgâr tarlalarının konumu, eğer türbinler denizin 19 km'den daha fazla açıklarında yapılırlarsa, balıkçılık, gemi geçişleri ve sahil yerleşiminin artmasına katkıda bulunurlar ve görüntü kirliliğini azaltır.

<span class="mw-page-title-main">Uçan rüzgâr türbini</span>

Uçan rüzgâr türbini, kulesi olmaksızın havada duran bir rüzgâr türbinidir. Uçan rüzgâr türbinleri, alçak veya yüksek irtifalarda çalışabilirler. Bunlar uçan rüzgâr enerji sistemlerinin geniş bir parçasıdır ve yüksek irtifa rüzgâr gücü olarak adreslenir. Generatör topraktayken, bağlı bulunduğu planörün onu taşımasına gerek yoktur veya geçici bir tutturucusu vardır. Generatör havadayken, enerjisi toprağa iletmek için geçici tutturucu veya yülseltici kullanılabilir. Veya mikrodalga veya lazer kullanılarak alıcılara ışınlanır. Uçan türbin sistemleri kontak anahtarı veya sapma sürücü ve kule yapmaya gerek olmadan, hemen hemen sürekli rüzgâr çekiş avantajına sahiptir. Kancalı planörler ve helikopterler yeterli rüzgâr olmadığında alçalırlar.

Elektrik santralinin net kapasite faktörü (KF), santralin belli bir periyotta ürettiği toplam enerjinin tam kapasitede üretebileceği enerjiye bölümüdür. Kapasite faktörü kullanılan yakıt türüne ve santralin tasarımına bağlı olarak aşırı derecede değişir. Kapasite faktörü, uygunluk faktörü veya verimlilik ile karıştırılmamalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Almanya'da rüzgâr gücü</span>

Almanya'da rüzgâr gücü, her sene toplam üretimdeki payını önemli derecede artırmaktadır ve Almanya'nın enerji vizyonunun temel parçalarından biridir. 2015 itibarıyla, ülke çapındaki rüzgâr türbini kurulu gücü 44,947 MW'tır (megawatt). Bu güçle Almanya dünya sıralamasında % 10.4'lük payla Çin ve ABD'den sonra üçüncü sıradadır.

<span class="mw-page-title-main">Birleşik Krallık'ta rüzgâr gücü</span>

Birleşik Krallık'ta rüzgâr gücünün kurulu kapasitesi, Ocak 2010 itibarıyla 4 gigawatt (GW)'tan fazladır. Rüzgâr gücü, Birleşik Krallık (BK)'ta biyokütle'den sonra ikinci en büyük yenilenebilir enerji kaynağıdır. 2009'da 1 GW'dan fazla yeni rüzgâr güç kapasitesi çevrimiçi satıldı. Bunun 800 MW'ı karadaki, 285 MW denizdeki rüzgâr tarlalarından üretildi. İngiliz Rüzgâr Enerisi Birliği (BWEA), 2010'da kurulu kapasitenin 5-6 GW'ı aşacağını tahmin etmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Enerji kaynakları</span> enerji elde edilebilen fiziksel veya kimyasal fenomen

Enerji kaynakları, herhangi bir yolla enerji üretilmesini sağlayan kaynaklardır. Dünya üzerindeki enerji kaynakları, klasik ve alternatif kaynaklar olmak üzere ikiye ayrılabilir. Birincil enerji kaynaklarından kullanım oranları; %33,1 petrol, %30,3 kömür, %23,7 doğalgaz, hidrolik ve diğer yenilenebilir %8, nükleer enerji %5.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik üretimi</span>

Elektrik üretimi, elektrik ve diğer kaynaklardan birincil enerji üretme sürecidir. Elektrik üretiminin temel ilkeleri İngiliz bilim insanı Michael Faraday tarafından 1820'lerde ve 1830'ların başında keşfedildi. Onun temel yöntemi bugün hâlâ kullanılmaktadır: Elektrik, bakır gibi iletken bir telin manyetik bir alan içinde hareket ettirilmesi ile üretilir. Elektrik jeneratörü, bir mıknatıs içinde dönen sarılı iletken tellerin bulunduğu ve bu tellerin mıknatıs içinde dönmesiyle elektrik akımı üreten bir makinedir. Evlerimizde, işyerlerimizde, endüstride gereksinim duyduğumuz büyük miktardaki elektrik enerjisini elde etmek için, elektrik jeneratörlerini döndürecek büyük güç santrallarına ihtiyaç duyarız. Çoğu güç santrali, jeneratörü döndürmek için ısı üretiminde bulunurlar. Fosil yakıtlı santrallar ısı üretimi için doğal gaz, kömür ve petrol yakarlar. Nükleer santrallar da uranyum yakıtını parçalayarak ısı üretirler. Ancak bütün bu değişik tip santrallar ürettikleri ısıyı, suyu buhar haline dönüştürmek için kullanırlar. Oluşan buhar ise elektrik jeneratörüne bağlı olan türbine verilir. Su buharı, türbin şaftı üzerinde bulunan binlerce kanatçık üzerinden geçerken daha önce üretilen ısıdan almış olduğu enerjiyi kullanarak, türbin şaftını döndürür. İşte bu dönme, jeneratörün elektrik üretmek için gereksinim duyduğu mekanik harekettir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan, enerjisi diğer bir deyişle basınç ve sıcaklığı azalmış buhar ise yoğunlaştırıcı (kondenser) denilen bölümde soğutulup su haline dönüştürüldükten sonra, tekrar kullanılmak üzere santralın ısı üretilen bölümüne geri gönderilir. Yoğunlaştırıcıda soğutma işini sağlayabilmek için deniz, göl veya ırmaklarda bulunan su kullanılır. Su kaynaklarından uzak bölgelerde ise santralın hemen yanında bulunan ve uzaktan bakıldığı zaman geniş dev bacalara benzeyen soğutma kuleleri kullanılır. Bu kulelerin üzerinde görülen beyaz duman ise su buharıdır.

<span class="mw-page-title-main">Darrieus rüzgâr türbini</span>

Darrieus rüzgâr türbini, rüzgar enerjisinden elektrik üretmek için kullanılan bir tür dikey eksenli rüzgâr türbinidir (DERT). Türbin, dönen bir şaft veya çerçeve üzerine monte edilmiş bir çok kavisli kanat profili kanatlarından oluşur. Kanatların kavisi, kanadın yalnızca yüksek dönüş hızlarında gerilim altında gerilmesine olanak tanır. Düz kanatlar kullanan birkaç yakından ilişkili rüzgar türbini vardır. Türbinin bu tasarımı, Fransız havacılık mühendisi Georges Jean Marie Darrieus tarafından patentlenmiştir; patent başvurusu 1 Ekim 1926'da yapılmıştır. Darrieus türbinini aşırı rüzgar koşullarından korumak ve kendi kendine çalışmasını sağlamak konusunda büyük zorluklar vardır.

<span class="mw-page-title-main">Küçük rüzgâr türbini</span>

Küçük rüzgar türbini, rüzgar çiftlikleri'ndeki gibi büyük güçlü ticari rüzgar türbinlerinin aksine mikro elektrik üretimi için kullanılan rüzgar türbinidir.

<span class="mw-page-title-main">Rüzgâr türbini tasarımı</span>

Rüzgâr türbini tasarımı, rüzgârdan enerji elde etmek için rüzgâr türbininin şekil ve teknik özelliklerinin belirlenmesidir. Rüzgâr türbini kurulumu rüzgâr enerjisini almak, türbini rüzgâra yönlendirmek, mekanik dönüşü elektrik enerjisine çevirmek, türbini başlatmak, durdurmak ve kontrol etmek için gerekli sistemlerden oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Rüzgar türbini aerodinamiği</span>

Rüzgarın enerjisi, rüzgar türbininin dönen kanatlarına rüzgarın uyguladığı aerodinamik kuvvetler yoluyla türbinin alternatöründe elektrik enerjisine çevrilir. Bu nedenle aerodinamik hesaplamalar rüzgar türbininde önemlidir. Çoğu makine gibi rüzgar türbinleri de hepsi farklı enerji kazanım kavramlarına dayanır.