Transcript Seminer Sunumu - Yrd. Doç. Dr. M. Alper Özpınar

RÜZGAR ENERJİSİ,TEŞVİKLERİ
VE KURULUM MALİYETLERİ
Yrd. Doç. Dr. Alper ÖZPINAR
İstanbul Ticaret Üniversitesi
İçerik





Rüzgar Enerjisi Temel Kavramları
Rüzgar Türbini ile Elektrik Üretimi
Rüzgar Türbini Kurma Maliyetleri
Türkiye Rüzgar Haritası ve Rüzgar Enerjisi
Potansiyeli
Yenilenebilir Enerji Konusundaki Yasa ve
Teşvikler
 Günümüz
dünyasında enerji;
 konutlar,
 sanayi
 ulaşım
sektörünün
en önemli girdilerinden biridir.
 Her geçen gün büyük bir hızla gelişen
teknolojinin hayatımızdaki yeri ve insanların
refah düzeylerindeki kalite artışı, enerjiye
olan talebi doğrusal olarak her geçen gün
arttırmaktadır.
Kişi Başına Düşen Kilogram Eşdeğer Petrol Tüketimi
Enerji olan Talep
Kişi Başına Düşen CO2 Emisyonu
Rüzgar Enerjisi

Rüzgar enerjisi sistemlerinin temel yakıtı
yada girdisi rüzgarlardır. Rüzgarın kinetik
enerjisini mekanik veya elektrik enerjisine
çevirip kullanıma sunan sistemlerde rüzgar
enerjisi sistemleridir. Rüzgarın
oluşmasındaki temel ilke, sıcak havanın
yoğunluğunun soğuk havadan az olması
nedeniyle yükselmesi ve bu şekilde havanın
yer değiştirmesinden kaynaklanan
akımlardır.
Rüzgar’ın Oluşumu
Rüzgar Enerjisi’nin Teorisi


Rüzgar türbinleri gücünü rüzgar gücünü rotor bıçaklarına veya
kanatlara etki eden dönme kuvvetinden yani torktan almaktadır.
Rotora transfer edilen enerji havanın yoğunluğuna, rotor alanına
ve rüzgarın hızına bağlıdır.
Normal basınç altında 15° C de hava 1.225 kg/m3 olmasına
rağmen nemin artması ile birlikte nispeten azalmaktadır. Tipik bir
600 kW rüzgar türbine ise 43-44 m çapında rotor veya kanatlara
sahiptir ki bu da yaklaşık 1500m2 rotor alanı demektir. Rotor
alanı bir türbinin ne kadar rüzgar enerjisi toplayabileceğini
gösterir. Rotor alanı çapın karesi ile orantılı olduğundan rotor
çapı iki katına çıkarken kapasite dört katına çıkmaktadır.
Kaldırma kuvveti
Bet’z Kanunu
Rüzgar enerjisi formülü ise;
P
1
 3r 2
2
Olarak yazılabilir. Bu denklemde
P = Rüzgarın gücü W, ρ(rho) = Havanın yoğunluğu = 1.225kg/m3, v = rüzgar hızı m/s
r = rotor yarıçapı m dir.


rotor çok hızlı dönüyorsa rotor verimi yine düşer,
çünkü bir kanatın neden olduğu türbülans gittikçe
artan bir oranla takip eden diğer kanadı etkiler.
Genel bir yöntem olarak rotor verimi kanat
uçlarındaki hız oranının (tip-speed-ratio=Kanat-ucu
hız oranı =KHO) bir fonksiyonu olarak tanımlanır.
(Not: KHO, literatürde λ olarak ta verilir.) Rüzgar
türbinleri için kanat-ucu hız oranı, kanat ucu dönüş
hızının gerçek rüzgar hızına oranıdır
Kontrol Mekanizamaları


Rüzgar türbinlerinin kontrol mekanizmaları eskiden
sadece türbini çalıştırma, durdurma ve aniden çok
hızlı çalışmasını engellemek, titreşimi azaltmak gibi
temel problemleri çözmek için kullanılıyordu.
Günümüzde ise kontrol mekanizmaları elektronik
devreler ve mikrobilgisayarlardan oluşmakta ve
gerek türbinin kendi başına çalışmasını gerekse bir
rüzgar tarlası içinde birlikte çalışmasını kontrol
etmek için kullanılmaktadır. Bu konuda Amerikan
Enerji Bakanlığı DOE’nin çalışmaları bulunmaktadır
Kanat Açısı Kontrolü (Pitch
Kontrol)

Aerodinamik olarak kanatlar incelendiğinde
hava akımının kaldırma etkisi yani kanatların
altından ve üstünden akan hava akımları
farklı zamanlarda kanadı terk ettiklerinden
dolayı oluşan basınç farkı neticesinde kanat
yükselmekte yada türbinlerdeki gibi
dönmektedir, kanat açılarına göre basınçlar
ve rüzgarın kaldırma etkisi değişmektedir.
Stall Kontrol


Stall etkisi ise kanatların hava akımı ile
yaptıkları açı yüzünden kanat üzerinde
oluşan türbülans etkisinin kullanılarak rüzgar
enerjisinin fazlasının kullanılmaması prensibi
üzerine kurulmuştur .
Stall kontrollü sistemler, sabit açılı yani pasif
sistemlerden oluşabileceği gibi açı kontrollü
sistemler gibi aktif sistemlerden oluşabilir.
Stall Kontrolü
Elektrik Üretimi

Kanatların fonksiyonu, rüzgâr kinetik
enerjisini dönen mil gücüne çevirerek
generatörün dönmesini ve böylece elektrik
gücünü üretmektedir. Akü şarjı yapan küçük
rüzgâr türbinleri dc generatörleri kullanırken,
şebekeye paralel çalışan rüzgar türbinlerinde
ise ac generatörler (asenkron ve senkron)
kullanırlar.
Elektrik Üretimi

Asenkron makinalar sabit hızlı veya değişken
hızlı sistemlerde kullanılabilirken, senkron
makinalar normal olarak değişken hızlı
sistemlerde güç elektroniği ara yüzü ile
birlikte kullanılırlar.
Elektrik Üretimi

Temel olarak enerji dönüşüm sistemlerinde
kullanılan asenkron generatörler 3 çeşittir. Bunlar
sincap kafesli, yuvarlak rotorlu ve çift beslemeli
asenkron generatörlerdir.



Sincap kafesli asenkron makine bir ac sisteme doğrudan
bağlanıp sabit hızda işletilebileceği gibi güç elektroniği
üniteleri ile birlikte değişken hızlarda da işletilebilir.
Yuvarlak rotorlu asenkron generatörler ise kayma
kontrolünü sağlayan rotor dirençleri ile birlikte bir ac
sisteme doğrudan bağlanabilirler. Burada kayma kontrolü
ile işletim hızı ancak belirli hız aralıklarında ayarlanabilir.
Çift beslemeli asenkron generatör ise güç elektroniği
dönüştürücülerinin boyutuna bağlı olarak çok daha geniş
aralıklarda hız ayarlama imkanı verir.
Rüzgar Enerjisi Potansiyeli ve
Tahmini

Rüzgar santrallerinde enerji üretiminde planlamadan
üretime geçiş aşamasına kadar yaşanan başlıca
sorun, rüzgar potansiyelinin büyüklüğünün ve
zamana bağlı değişiminin etkin bir şekilde
modellenmesidir. Rüzgarı karmaşık meteoroloji
modelleri ile modellemek hala yeterli bir çözüm
olamamıştır [2]. Rüzgar hızı doğrusal olmayan bir
şekilde dalgalanmaktadır. Kullanılan modeller
istatistiki dağılım ve tahmin modelleri üzerinde
yoğunlaşmaktadır. Literatürde en sık kullanılan
istatistiki model ise aşağıda grafiği görülen Weibull
Dağılımı’dır
TÜRKİYE’DEKİ RÜZGAR SANTRALLARI
Doğal A.Ş.
Çanakkale-Gelibolu / 14,9 MW
Anemon A.Ş.
Çanakkale-İntepe / 30,4 MW
Alize A.Ş.
Çanakkale-Ezine / 20,8 MW
Bores A.Ş.
Çanakkale-Bozcaada / 10,2 MW
Teperes A.Ş.
İstanbul–Silivri / 0,85 MW
Sunjüt A.Ş.
Lodos A.Ş.
İstanbul-Hadımköy / 1,2 MW
İstanbul-G.O.P. / 24 MW
Ertürk A.Ş.
İstanbul–Çatalca / 60 MW
Alize A.Ş.
Tekirdağ-Şarköy
/ 28,8 MW
Baki A.Ş.
Balıkesir–Şamlı /90 MW
Yapısan A.Ş. BalıkesirBandırma / 30
MW
Akenerji A.Ş.
Balıkesir-Bandırma / 15 MW
Borasco A.Ş.
Balıkesir-Bandırma / 45 MW
Alize A.Ş.
Balıkesir-Susurluk / 18,9 MW
Ütopya A.Ş.
İzmir-Bergama / 15 MW
Alize A.Ş.
İzmir-Çeşme / 1,5 MW
Rotor A.Ş.
Osmaniye–Bahçe / 35 MW
Ares A.Ş.
İzmir-Çeşme / 7,2 MW
Soma Enerji A.Ş.
Manisa- Soma / 34,2 MW
Mare A.Ş.
İzmir-Çeşme / 39,2 MW
Mazı 3 A.Ş.
İzmir-Çeşme / 22,5 MW
İnnores A.Ş.
İzmir-Aliağa / 42,5 MW
Ayen A.Ş.
Aydın-Didim / 31,5 MW
Dares A.Ş.
Muğla-Datça / 28,8 MW
Tamamlanan tesisler
Kısmi işletmedeki tesisler
Yap İşlet Devret modelindeki tesisler
Doğal A.Ş.
Manisa-Sayalar / 34,2 MW
Deniz A.Ş.
Manisa-Akhisar / 10,8 MW
Belen A.Ş.
Hatay–Belen / 15 MW
Deniz A.Ş.
Hatay–Samandağ / 20 MW
Enerji Sistemlerinin Kalitesi ve
İstikrarı
Rüzgar Türbinleri Kontrol
Mekanizmaları


Kanat Açısı Kontrolü, Pitch Kontrol,Stall
Kontrol
Aerodinamik olarak kanatlar incelendiğinde
hava akımının kaldırma etkisi yani kanatların
altından ve üstünden akan hava akımları
farklı zamanlarda kanadı terk ettiklerinden
dolayı oluşan basınç farkı neticesinde kanat
yükselmekte yada türbinlerdeki gibi
dönmektedir, kanat açılarına göre basınçlar
ve rüzgarın kaldırma etkisi değişmektedir
Enerjinin Saklanması

Rüzgar enerjisi sistemlerinde en önemli konu
rüzgarın kontrol edilemez bir kaynak olmasıdır,
dolayısı ile elde edilen gücü saklamak ve
sonrasında kullanabilmek önemli bir kriterdir. Bu
anlamda farklı teknolojiler mevcuttur, ancak bunlar
karşılaştırdığımızda farklı zamanlar için değişik
tercihler ve seçimler yapmak gerekebilir. En uygun
kararı vermek için teknolojileri yakından takip etmek
ve güncel tutmakta fayda vardır
Teşvik ve Destekler