Dikey Eksenli Rüzgar Türbinleri

Türkiye Rüzgar enerjisi Temmuz 2024 İstatistik Raporuna göre 278 adet işletmede, 81 adet  inşaat halince rüzgar enerjisi santrali vardır. Rüzgar enerjisi, çevreye zarar vermeyen ve karbon salınımı yaratmayan yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Fosil yakıtların aksine, rüzgar enerjisi üretimi sırasında atmosferimize sera gazları salınmaz.

Bu özellik, küresel ısınma ve iklim değişikliğiyle mücadelede rüzgar enerjisini kritik bir konuma taşır. Ayrıca, rüzgar türbinleri çalışırken herhangi bir atık madde üretmez ve çevre kirliliğine neden olmaz.

Bu temiz enerji kaynağı, dünyanın sürdürülebilir bir geleceğe ulaşması için hayati bir role sahiptir. Rüzgar enerjisi, dünyada hiçbir zaman tükenmeyecek doğal bir enerji kaynağıdır.

Fosil yakıtların sınırlı rezervleri ve giderek artan maliyetleri göz önüne alındığında, rüzgar enerjisi ekonomik ve çevresel açıdan daha sürdürülebilir bir seçenektir.

Ayrıca, fosil yakıtların çıkarılması ve taşınması sırasında çevreye verilen zararlar rüzgar enerjisinde söz konusu değildir. Şekillerde Türkiye’de giderek artan rüzgar enerjisi kurulu gücü görülmektedir.

Rüzgar enerjisi üretiminde temel bileşen, kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren rüzgar türbinleridir.  Bu türbinler, rüzgarın hareketinden kaynaklanan enerjiyi yakalayarak rotor kanatlarını döndürür ve bu hareket jeneratör aracılığıyla elektrik enerjisine çevrilir.

Verimli bir rüzgar enerjisi üretimi, uygun türbin tasarımı, rüzgar hızına uygun seçim ve doğru yerleşim stratejileri ile sağlanır. Bu türbinler eksenlerine göre ikiye ayrılır. Bunlar:

• Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri (HAWT): Dönme ekseni yatay olan, en yaygın kullanılan türbin tipidir.
• Dikey Eksenli Rüzgar Türbinleri (VAWT): Dönme ekseni dikey olan türbinlerdir.

Dikey eksenli rüzgar türbinleri rüzgar yönünden bağımsız, ve düşük rüzgar hızlarında da çalışabilir. Yatay eksenli rüzgar türbinleri ile karşılaştırıldığında daha küçük alan kaplarlar. Verimlilikleri düşüktür, bu nedenle daha küçük ölçekli uygulamalar için kullanılırlar.

VAWT’ın HAWT’e göre en önemli avantajlarından biri olan herhangi bir sapma mekanizmasına gerek kalmadan rüzgârı her bölgeden alabilme özelliği ve evlere yakın bir şekilde şehir merkezlerinde binalardaki çatı tipine kurulum uygunluğudur.

Bu durum kapsamında yeşil enerjili binalar ve neredeyse yeşil enerjili binalarda kullanılan yenilenebilir enerji kaynaklardan biri olabileceğinden, bireysel güç tüketimlerinde şebeke bağımlılığını azaltıp, tüketim maliyetini azaltacağından gelecekte kullanım alanının hızlı bir şekilde gelişeceği öngörülmektedir

Dikey rüzgar türbini çeşitleri aşağıdaki gibidir:

• Savonius Türbini:
• Yatay silindirik şekli olan kanatlarıyla düşük rüzgar hızlarında etkili çalışır.
• Basit tasarımı ve düşük maliyeti nedeniyle tercih edilir.
• Darrieus Türbini:
• Yatay eksende dönen, genellikle helikopter kanadına benzeyen kanatları bulunur.
• Daha yüksek rüzgar hızlarında verimli çalışabilir ve daha fazla enerji üretebilir.
• H-Rüzgar Türbini:
• Dikey eksenli tasarımı, rüzgarın her yönden gelmesine izin verir.
• Düşük rüzgar hızlarında etkili ve şehir içi uygulamalarda kullanım için uygundur.
• Spiral Türbini:
• Dönen bir spiral formunda kanatlara sahiptir.
• Daha sessiz çalışma ve kuşların güvenliği için öne çıkar.
• Giromill Türbini:
• Üç kanatlı tasarımıyla dengeli ve sabit bir dönüş sağlar.
• Yüksek verimlilik ve düşük bakım gereksinimleri ile bilinir.

Kullanım Amaçları

1. Şehir İçi ve Kırsal Alanlarda: Düşük gürültü seviyesi ve estetik görünümleri sayesinde şehir merkezlerinde ve kırsal alanlarda konutlara veya küçük işletmelere enerji sağlamak için idealdirler. Binaların çatılarında, dar alanlarda, gürültü seviyeleri düşük olduğu için konut alanlarında tercih edilir.
2. Düşük Hızlı Rüzgar Alanları: Rüzgar yönünden bağımsız çalışabildikleri için düşük hızda ve sık yön değiştiren rüzgarların olduğu bölgelerde etkilidir.
3. Deniz Üzerindeki Platformlarda: Daha küçük boyutları ve kompakt yapıları sayesinde deniz üzerindeki platformlarda veya küçük adalarda kullanılabilirler.
4. Hibrit Sistemlerde: Diğer enerji kaynakları ile (güneş enerjisi, hidroelektrik) hibrit sistemlerde kullanılarak daha güvenilir ve sürdürülebilir bir enerji üretimi sağlanabilir.

Avantajları

• Yönlendirme Gerektirmez: Rüzgarın her yönden gelmesine izin verdikleri için, yatay eksenli türbinler gibi rüzgar yönünü takip etmek için mekanik bir sisteme ihtiyaç duymazlar. Bu, daha basit bir tasarım ve daha düşük bakım maliyetleri anlamına gelir.
• Düşük Rüzgar Hızlarında Çalışabilir: Genellikle daha kısa ve daha fazla sayıda kanata sahip oldukları için, düşük rüzgar hızlarında dahi dönmeye başlayabilirler. Bu, rüzgarın düzensiz olduğu bölgelerde avantaj sağlar.
• Gürültü Seviyesi Düşüktür: Yatay eksenli türbinlere göre daha az gürültü ürettikleri için, yerleşim alanlarına daha yakın kurulabilirler.
• Estetik Görünüm: Daha kompakt ve modern tasarımları sayesinde çevreye daha uyumlu olabilirler.
• Kolay Kurulum: Daha küçük boyutları ve daha basit yapıları sayesinde, yatay eksenli türbinlere göre daha kolay kurulabilirler.
• Çeşitli Boyutlarda Üretilebilir: Küçük ölçekli enerji üretiminden büyük ölçekli projelerde kullanıma kadar, farklı ihtiyaçlara uygun boyutlarda üretilebilirler.

DEZAVANTAJLARI

• Düşük Verimlilik: Yatay eksenli türbinlere göre genellikle daha düşük bir verimlilik sunarlar. Bu, aynı miktarda enerji üretmek için daha fazla türbine ihtiyaç duyulabileceği anlamına gelir.
• Yüksek Başlangıç Maliyeti: Teknoloji henüz yeni olduğu için, yatay eksenli türbinlere göre daha yüksek bir başlangıç maliyeti olabilir.
• Yüksek Bakım Gerektiren Modeller: Bazı dikey eksenli türbin modelleri, yüksek bakım gereksinimi nedeniyle işletme maliyetlerini artırabilir.
• Sınırlı Güç Kapasitesi: Genellikle yatay eksenli türbnlere göre daha düşük bir güç kapasitesine sahiptirler.
• Aerodinamik Performans Sınırlamaları: Aerodinamik performansları, yatay eksenli türbinler kadar iyi olmamakla birlikte, bu konuda sürekli iyileştirmeler yapılmaktadır.

REFERANSLAR

Çetin, S. K., Genç, M. S., & Daldaban, F. (2019). Dikey eksenli rüzgâr türbinleri-küçük ölçekli uygulamalar. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 6(2), 539-551.

Tanürün, H. E. (2023). Taguchi Yöntemiyle Sağlamlık Oranının Dikey Eksenli Rüzgâr Türbini Performansına Olan Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi. Journal of Materials and Mechatronics: A, 4(2), 355-372.

Chen, C., Ageze, M. B., & Tigabu, M. T. (2024). Perspectives of Vertical Axis Wind Turbines in Cluster Configurations. Fluid Dynamics & Materials Processing, 20(12).

 

Görüşmek dileğiyle…