Rüzgar enerjisi sonsuz bir enerji kaynağıdır. Buna göre temiz ve yenilenebilir bir enerji olarak nitelendirilir. Rüzgar enerjisinin kaynağı güneştir. Çünkü güneşin dünyaya göndermiş olduğu enerjinin yaklaşık olarak % 1-2 gibi küçük bir miktarı rüzgar enerjisine dönmektedir. Güneş yeryüzünü ve atmosferi homojen olarak ısıtmaz dolayısıyla ortaya da sıcaklık ve basınç farkı çıkacaktır bu durum ise hava akımının oluşumunu sağlayacaktır.
Isınan hava atmosfere doğru yükselişe geçer ve bu yükselen havanın boşaltmış olduğu alana ise aynı hacimde olan soğuk hava kütlesi yerleşir dolayısıyla bu kütlelerin yer değiştirilmesi sonucunda rüzgar meydana gelecektir. Başka bir açıklamayla tanımlayacak olursak birbirine komşu bulunan iki basınç bölgesi arasındaki basınç farklarından dolayı meydana gelen ve yüksek basınç merkezinden alçak basınç merkezine doğru hareket eden hava akımıdır.
Rüzgar yüksek basınçtan alçak basınca doğru geçerken dünya da kendi ekseni etrafında dönmeye başlayacaktır. Bu durumda yüzey sürtünmeleri, yerel ısı yayılımı, rüzgar önündeki farklı atmosferik olaylar ve arazinin yapısından şekillenir. Burada rüzgarın özellikleri ise coğrafi farklılık ve homojen olmayan ısınmasına bağlı olarak zamana ve yöreye göre değişiklik gösterir.
Rüzgar iki parametre şeklinde ifade edilir. Bunlardan birincisi hız ikincisi ise yön. Rüzgarın hızı yükseğe doğru daha da fazlalaşır gücü de aynı oranda değişir. Rüzgar enerjisi uygulamasına geçilmek istendiğinde ilk olarak yatırım maliyeti yüksek olur.
- Atmosferde bol ve serbest olarak bulunur.
- Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır, çevre dostudur.
- Kaynağı güvenilirdir, tükenme ve zamanla fiyatının artma riski yoktur.
- Maliyeti günümüz güç santralarıyla rekabet edebilecek düzeye gelmiştir.
- Bakım ve işletme maliyetleri düşüktür.
- İstihdam yaratır.
- Hammaddesi tamamıyla yerlidir, dışa bağımlılık yaratmaz.
- Teknolojisinin tesisi ve işletilmesi göreceli olarak basittir.
- İşletmeye alınması kısa bir sürede gerçekleşebilir.
RÜZGAR TÜRBİN TEKNOLOJİSİ
Rüzgar türbinleri rüzgar enerjisini üretebilmek için enerji santrallerine ihtiyacı vardır. Burada santral ana yapı elemanıdır. Hava sürekli olarak harekat halinde olduğu için de meydana gelen kinetik enerjinin öncelikli olarak mekanik enerjiye dönüşmesi gerekir. Daha sonrasında ise elektrik enerjisine dönüştürülecektir. Rüzgar enerjisini elde edebilmek için rüzgarın dönüşüne göre yatak ya da düşey eksenli olarak imal edilirler. En çok üretilen ve tercih edilen hangisidir derseniz o zaman yatay eksenli rüzgar tribünlerini gösterebiliriz. Yatay eksenli olan bu türbinler dönme eksenleri rüzgarın yönüne ve paralel kanatları ise rüzgarın yönüne doğru dik bir şekilde çalışır. Bu şekilde üretilen rüzgar türbinleri iki ya da üç kanatlı olarak üretirler.
Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri
Rüzgarın kuleyi yalamadan rotora çarpması durumunda ileri yada önden rüzgarlı, önce kuleye dokunup sonra rotora gelmesi koşulunda geri yada arkadan rüzgarlı türbin adını alırlar. Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin eksenleri rüzgar yönüne dik ve düşey olup kanatları da düşey vaziyettedir. Düşey eksenli rüzgar türbinlerinde rüzgarın esme yönü değiştiği zaman yatay eksenli rüzgar türbinlerinde olduğu gibi herhangi bir pozisyon değiştirmesi olmaz. Elektrik üretim amaçlı şebeke bağlantılı modern rüzgar türbinleri çoğunlukla 3 kanatlı, yatay eksenli ve up-wind türü rüzgar türbinleridir.
Rüzgar Türbinleri Ve Güç İfadesi
Rüzgarın teorik gücü esas olarak rüzgar hızının küpüyle orantılıdır. Bu nedenle, rüzgar hızının fazla olduğu yerlere rüzgar enerji santralleri kurmak ekonomik olmakta ve bu tür rüzgar kaynak alanlarında daha çok enerji üretilebilmektedir.
Rüzgar türbinleri, elektrik enerjisi üretimine ancak belirli bir rüzgar hızında başlayabilmektedir. “Cut-in” adı verilen bu rüzgar hızının altında sistem tamamen durmaktadır. Sistemden elde edilen elektrik enerjisi rüzgar hızının artmasıyla birlikte artmaktadır. Her bir rüzgar türbini için belirlenmiş bir rüzgar hızında, sistemden elde edilen güç en büyük değere ulaşır. Bu en büyük güce “nominal güç” ve bu rüzgar hızına “nominal hız” adı verilmektedir. Rüzgar hızının, nominal hız değerini aşması halinde sistemden elde edilecek güç nominal güç kadar olacaktır. Sistemin hasar görmemesi için belirli bir rüzgar hızından sonra rüzgar türbinlerinin stop konumuna geçmesi otomatik olarak sağlanır. Bu maksimum hıza sistemin “Cut-out” hızı adı verilmektedir.