Transcript rüzgar enerjisi ve rüzgar türbinleri

RÜZGAR ENERJİSİ
VE
RÜZGAR TÜRBİNLERİ
Mustafa Ersin KELSOY
Melih Atilla SOYSAL
Yenilenebilir Enerji Kaynağı
RÜZGAR ENERJİSİ NEDİR?
 Rüzgar enerjisi; doğal, yenilenebilir, temiz ve sonsuz bir
güç olup kaynağı güneştir. Güneşin dünyaya gönderdiği
enerjinin %1-2 gibi küçük bir miktarı rüzgar enerjisine
dönüşmektedir Güneşin, yer yüzeyini ve atmosferi
homojen ısıtmamasının bir sonucu olarak ortaya çıkan
sıcaklık ve basınç farkından dolayı hava akımı oluşur. Bir
hava kütlesi mevcut durumundan daha fazla ısınırsa
atmosferin yukarısına doğru yükselir ve bu hava kütlesinin
yükselmesiyle boşalan yere, aynı hacimdeki soğuk hava
kütlesi yerleşir. Bu hava kütlelerinin yer değiştirmelerine
rüzgar adı verilmektedir.
RÜZGAR ENERJİSİ KULLANIMININ TARİHÇESİ
 Antik çağdan bu yana insanlar rüzgar
enerjisi kullanmaktadır. M.Ö 1700
yıllarında Babil Kralı Hammurabi
Mezopotamya’yı sulamak için rüzgar
enerjisini kullanmıştır. Yüzyıllar
boyunca yeldeğirmenleri rüzgar
gücünü kullanan mekanik uygulamalar
olmuştur. Yeldeğirmenleri günümüzde
de sulama ve pompalamada
kullanılmaktadır.
 Rüzgar gücünü kullanarak elektrik
üretme teknolojisi yeni bir teknolojidir
ve mekanik,elektrik-elektronik,
aerodinamik ve kontrol alanlarında
gelişmeye devam etmektedir.
RÜZGAR TÜRBİNLERİNİN TARİHÇESİ
 Rüzgardan elektrik üretmek
amacıyla kullanılan rüzgar
türbinleri gelişen teknolojiyle
beraber çeşitli değişiklikler
geçirmişlerdir.
 1960'larda Almanya'da Profesör
Ulrich Hutter'in tasarladığı rüzgar
türbinleri iki kanatlıydı ve fiberglas
ve plastik maddelerden yapılmıştı.
 1980'lede farklı türbin şekilleri
ortaya çıkmıştır. Düşey eksenli ve
yatay eksenli türbinlerin çeşitli
modelleri üretilmiştir. Bu
tarihlerde türbinlerdeki kanat
sayısı 3'e yükselmiştir.
RÜZGAR TÜRBİNİ NEDİR?
 Rüzgar türbinleri, rüzgardaki hareket enerjisini önce
mekanik enerjiye daha sonra da elektrik enerjisine
dönüştüren sistemlerdir.
 Enerji, rüzgar hızının küpü ile orantılıdır.
E= ½ *g *S*V³
g: Hava yoğunluğu
S: Süpürme alanı
V: Rüzgar hızı
E: Enerji
RÜZGAR TÜRBİNİ ÇEŞİTLERİ
Rüzgar türbinleri dönme eksenine göre üç gruba
ayrılırlar:
1)Yatay eksenli rüzgar türbinleri ;
 Tek Kanatlı Rüzgar Türbinleri
 İki Kanatlı Rüzgar Türbinleri
 Üç Kanatlı Rüzgar Türbinleri
 Çok Kanatlı Rüzgar Türbinleri
RÜZGAR TÜRBİNİ ÇEŞİTLERİ
2)Dikey eksenli rüzgar türbinleri;
 Savonious Rüzgar Türbinleri
 Darrieus Rüzgar Türbinleri
 H-Darrieus Rüzgar Türbinleri
3)Eğik eksenli rüzgar türbinleri
YATAY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİ
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİ
RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA PRENSİBİ
Bir rüzgâr türbini genel olarak kule, jeneratör ,hız
dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar
ve pervaneden oluşur. Rüzgârın kinetik
enerjisi rotorda mekanik enerjiye çevrilir. Rotor milinin devir
hareketi hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır.
Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi aküler vasıtasıyla
depolanarak veya doğrudan alıcılara ulaştırılır.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA
PRENSİBİ
 Türbin mili düşeydir ve rüzgârın geliş
yönüne diktir. Daha çok deney amaçlı
üretilmiştir. Ticari kullanımı çok azdır.
 Jeneratör ve dişli kutusu yere
yerleştirildiği için, türbini kule üzerine
yerleştirmek gerekmez, böylece kule
masrafı olmaz.
 Türbini rüzgâr yönüne çevirmeye,
dolayısıyla dümen sistemine ihtiyaç
yoktur.
 Türbin mili hariç diğer parçaların
bakım ve onarımı kolaydır.
 Elde edilen güç toprak seviyesinde
çıktığından, nakledilmesi daha
kolaydır.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA
PRENSİBİ





Dikey eksenli rüzgar türbinlerinin ticari amaçla az
kullanılmasının nedenleri :
Yere yakın oldukları için alt noktalardaki rüzgâr hızları
düşüktür.
Verimi düşüktür.
Çalışmaya başlaması için bir motor tarafından ilk hareketin
verilmesi gerekir, bu yüzden ilk hareket motoruna ihtiyacı
vardır.
Ayakta durabilmesi için tellerle yere sabitlenmesi gerekir, bu
da pek pratik değildir.
Türbin mili yataklarının değişmesi gerektiğinde, makinenin
tamamının yere yatırılması gerekir.
YATAY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA
PRENSİBİ
 Rotor Blades (Pervane kanatları): Rüzgar






enerjisini dönme hareketine çevirmeye
yarar.
Shaft (Şaft) : Dönme hareketini üreteçe
iletir.
Gear Box (Dişli Kutusu): Pervaneyle
şaftın aralarındaki hızı arttırıp, üretece
daha hızlı bir hareket iletilmesine
yardımcı olur.
Generator (Üreteç) : Dönme
hareketinden elektrik enerjisi üreten
bölüm.
Breaks (Frenler) : Aşırı yüklenme ve bir
sorun olduğunda pervaneyi durdurmaya
yarar.
Tower (Kule) : Pervane ve motor
bölümününü yerden güvenli bir
yükseklikte çalışmasını sağlar.
Electrical Equipment (Elektrik
Donanımı): Üretilen elektrik enerjisini
ilgili merkezlere iletilmesini sağlar.
DÜNYADA RÜZGAR ENERJİSİ KULLANIMI
DÜNYADA RÜZGAR ENERJİSİ KULLANIMI
2012 yılı itibariyle ;
 Almanya : 30016 MW
 İspanya : 22087 MW
 İtalya
: 7280 MW
 Fransa : 7182 MW
 İngiltere : 6480 MW
 Portekiz : 4398 MW
 Türkiye : 2261 MW kurulu güce ulaştı.
Energyworld dergisinden alıntıdır.
ZONGULDAK’TA RÜZGAR ENERJİ
SANTRAL KURULUMU
İl: Zonguldak, Düzce
İlçe: Alaplı, Devrek, Yığılca
Enerji Kaynağı: Rüzgar
Ünite Sayısı: 40
Ünite Kurulu Güçleri: 3000 kW
Tesis Toplam Kurulu Gücü: 120 MW
Öngörülen Ortalama Yıllık Üretim Miktarı: 431 Milyon
kWh/yıl
Tesisin Tamamlanma Tarihi: 06/09/2015
Türkiye’nin Enerji Üretiminde
Rüzgar Enerjisinin Payı
Türkiye’de Rüzgar Enerjisinin Durumu
 Türkiye’nin en iyi rüzgâr kaynağı alanları kıyı şeritleri, yüksek bayırlar




ve dağların tepesinde ya da açık alanların yakınında bulunmaktadır.
Açık alan yakınlarındaki en şiddetli yıllık ortalama rüzgâr hızları
Türkiye’nin batı kıyıları boyunca, Marmara Denizi çevresinde ve
Antakya yakınında küçük bir bölgede meydana gelmektedir.
7 m/s’den büyük rüzgâr hızları göz önüne alınarak Türkiye rüzgâr
enerjisi potansiyeli 47.849 MW olarak belirlenmiştir.
Yap – İşlet – Devret modeliyle yapılan ilk küçük santraller 1995
yılında yapılmaya başlanmıştır. Çeşme’de kurulan rüzgar enerjisi
santrali Türkiye’nin ilk rüzgar enerjisinden elektrik üreten santralidir.
Türkiye’nin bugünkü teknik koşullarda rüzgar enerjisi teknik
potansiyeli 88000 MW, ekonomik potansiyelinin ise 10000 MW
civarında olduğu tahmin edilmektedir.
Türkiye Rüzgar Enerjisinin Geleceği
 2020 yılında şu anki elektrik enerjisi tüketiminin iki katına
çıkması durumunda bile dünyanın tüketeceği elektrik
enerjisinin %12’ sinin rüzgardan karşılanabileceği şeklinde
ileriye dönük çalışmalar mevcuttur .
 Türkiye’ de 2004 yılı verilerine göre 20.6MW olan ve
tahmin edilen ekonomik potansiyelinin sadece %0.21’ ine
karşılık gelen kurulu rüzgar gücü, lisans almış projeler
bitirlidiğinde %14.28’ e ulaşacak ve bugünkü toplam
elektrik üretiminin %3.3’ ü rüzgardan sağlanabilecektir. Bu
kapsamda bizimde 2020 yılı için hedeflenen %12 lik pay
içinde yerimizi almamız kaçınılmazdır.
Ülkemizde Rüzgar Hızları
Rüzgar Enerji Santralleri
Kurulum Çalışmaları
Lisanssız Elektrik Üretimi
 Günümüzde elektrik tüketicisi olarak aboneliği bulunan
bir kişi 30/03/2013 Tarihli 28603 Sayılı Resmi Gazete’ de
yayımlanan 6446 sayılı Elektrik Piyasası Kanunu’ nun 14.
Maddesi’ ne göre kurulu gücü azami 1 MW’ a kadar olan
yenilenebilir enerji kaynağına dayalı üretim tesisi kurarken
lisans alma ve şirket kurma zorunluluklarından muaf
kılınmıştır.
 Buna ek olarak Bakanlar Kurulu kararıyla, bir sonraki
artışla birlikte bu sınırın 2.5 MW’ a kadar çıkartılması için
kanun değişikliğine gerek duyulmayacağı belirlenmiştir.
Rüzgar Türbini Kurulum Fiyatı
Tübitak Onaylı Türk Malı Rüzgar Türbini Fiyatları
400 W : 1 800 TL
500 W : 2 200 TL (Yatay Eksenli)
500 W : 3 500 TL (Dikey Eksenli)
1000 W: 4 000 TL
2000 W: 5 500 TL
1.2 kW : 9 200 TL + 1000 € (Akıllı Kontrol Sistemli)
2 kW : 14 950 TL + 1000 € (Akıllı Kontrol Sistemli)
3 kW : 19 550 TL + 1000 € (Akıllı Kontrol Sistemli)
5 kW : 28 750 TL + 1000 € (Akıllı Kontrol Sistemli)
10 kW : 43 700 TL + 1000 € (Akıllı Kontrol Sistemli)
20 kW : 80 500 TL + 1000 € (Akıllı Kontrol Sistemli)
1000 € luk maliyetler kurulum fiyatlarıdır.
Bir Rüzgar Türbini İlk Yatırım Maliyetini
Ne Kadar Sürede Karşılar?
20 kW’ lık rüzgar türbini için;
Kurulum Dahil İlk Yatırım Maliyeti = 82 850 TL
Üretime Başlama Hızı: 3.8 m/s
Optimum Güç Çıkışı: 20 000 W (12.5 m/s)
Saatlik Üretim = 20 kWh
Günlük Üretim = 20 kWh*24 = 480 kWh/gün
Yıllık Üretim = 480 kWh*365 = 175 200 kWh/yıl
Ancak gerek türbinin üretime girme ve üretimden çıkma
anında ki rüzgar hızları gerekse de kullanılan türbin çeşidi ve
kurulum yapılacak bölgenin rüzgar rejimi tesiste bir kapasite
faktörü (CF) meydana getirmektedir. Tahmin edileceği gibi
bu kapasite faktörü, türbinin optimum üretim miktarına
göre yıllık enerji üretim miktarının daha düşük seviyelerde
çıkmasına neden olacaktır.
Bu durumda örneğin CF = %35 lik bir kapasite faktörüyle;
Gerçek Yıllık Üretim:
175 200 kWh/yıl*(%35) = 61 320 kWh/yıl olacaktır.
29/12/2010 Tarihli 6094 Sayılı Kanun Hükmü’ ne göre:
Rüzgar enerjisine dayalı üretim tesisleri için elektrik birim
fiyatı 7.3 $cent/kWh olarak belirlenmiştir ve yaklaşık olarak
13.14 krş/kWh’ a karşılık gelmektedir.
Bu Koşullarda;
Yıllık Gelir = 61 320 kWh/yıl*13.14 krş/kWh = 8 057 TL/yıl
%35 kapasite faktörüne sahip santralde ki bir türbinin ilk
yatırım maliyetini karşılama süresi:
82 850 TL / (8 057 TL/yıl) = 10.3 yıl olarak hesaplanabilir.
*Kapasite faktörünün değeri arttıkça bu sürenin daha da
kısalacağına dikkat edilerek verimlilik en yüksek seviyede
tutulmalıdır.
İlk yatırım maliyetlerine ek olarak;
Rüzgar türbinlerinin yıllık bakım-onarım masrafları ilk
yatırım maliyetinin %1.5 - % 2’ si kadardır ve bir türbinin
ekonomik ömrü 20 yıldır.
Eğer yalnızca kendi konutunuzun elektrik ihtiyacını
karşılayacak bir rüzgar türbini edinmeyi düşünüyorsanız,
01/04/2013 tarihinden itibaren geçerli olan, meskenler için
elektrik birim fiyatlarını (Gündüz: 28.39 krş/kWh, Gece:
15.67 krş/kWh) kullanarak ve daha önce belirtilen örnek
hesaplamadan yardım alarak enerji giderlerinizi hesaplayıp
sizin için kârlı bir yatırım olup olmadığını öğrenebilirsiniz.
Rüzgar Enerjisi’nin Avantajları











Temiz.
Yenilenebilir.
Enerji güvenliği sağlar.
Hava kirliliği sorununu azaltır.
İklim değişikliği sorununa çözüm sağlar.
Yakıt maliyetleri yoktur.
Yakıt ithalini önler.
İthalat bağımlılığı yoktur.
Çabuk kurulur.
Rüzgar türbinleri, patlama yapmaz ve radyasyon yaymazlar.
RES’lerin kurulduğu alanlarda tarım ve hayvancılık yapılabilir.
Rüzgar Enerjisinin Dezavantajları
 Rüzgar türbinlerinin verimleri düşüktür.
 İlk yatırım maliyetleri diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına




göre daha yüksektir.
Sürekli değişen rüzgar hızları elektrik üretim miktarında
düzensizliklere sebep olur.
Radyo ve Tv alıcalarında parazitlenmeye sebep olur bundan
dolayı şehre yakın yerlerde kurulması uygun değildir.
Rüzgar potansiyeli yüksek olan yerler genellikle şebeke
hatlarına uzak olduğu için enerji nakil hatları oluşturulmasında
yüksek maliyetlere sebep olur.
Rotor çapı büyük olan rüzgar türbinleri göçmen kuşların göç
yollarını değiştirmesine neden olur.
ONLARIN GELECEĞİNİ
KİRLETMEYE HAKKIMIZ YOK!!!