Türkiye’de Rüzgar Enerjisi
Türkiye’de Rüzgar Enerjisi
Rüzgâr, Güneş radyasyonunun yer yüzeyini farklı ısıtmasından kaynaklanır. Yer yüzeyinin farklı ısınması, havanın sıcaklığının, neminin ve basıncının farklı olmasına, bu farklı basınç da havanın hareketine neden olur. Dünyaya ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık %2’si kadarı rüzgar enerjisine çevrilir.
Meteorolojik açıdan rüzgar aşağıdaki yerlerde oluşabilir:
• Basınç değişiminin fazla olduğu yerler,
• Yüksek, engebesiz tepe ve vadiler,
• Güçlü jeostrofik rüzgârların etkisi altında kalan bölgeler,
• Kıyı şeritleri,
• Kanal etkilerinin meydana geldiği dağ silsileleri, vadiler ve tepeler.
Rüzgârın özellikleri, yerel coğrafi farklılıklar ve yeryüzünün homojen olmayan ısınmasına bağlı olarak, zamansal ve yöresel değişiklik gösterir. Rüzgâr hız ve yön olmak üzere iki parametre ile ifade edilir. Rüzgâr hızı yükseklikle artar ve teorik gücü de hızının küpü ile orantılı olarak değişir. Rüzgâr enerjisi uygulamalarının ilk yatırım maliyetinin yüksek, kapasite faktörlerinin düşük oluşu ve değişken enerji üretimi gibi dezavantajları yanında üstünlükleri genel olarak şöyle sıralanabilir;
• Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır, çevre dostudur.
• Kaynağı güvenilirdir, tükenme ve zamanla fiyatının artma riski yoktur.
• Maliyeti günümüz güç santrallarıyla rekabet edebilecek düzeye gelmiştir.
• Bakım ve işletme maliyetleri düşüktür.
• İstihdam yaratır.
• Teknolojisinin tesisi ve işletilmesi göreceli olarak basittir.
• İşletmeye alınması kısa bir sürede gerçekleşebilir.
Rüzgardan üretilen elektrik enerjisinin türbin göbek (hub) yüksekliğindeki ortalama rüzgar hızının bir fonksiyonu olarak sınıflanması aşağıda verilmektedir. Buna göre bulunulan yerin ortalama rüzgar hızı ;
6.5 m/s rüzgar hızı enerji açısından orta düzey,
7.5 m/s iyi,
8.5 m/s ve yukarısı hızlar çok iyi olarak değerlendirilmektedir.
Rüzgâr enerjisi, ilkçağdan beri türbinin şaft gücünden yararlanılarak su pompalama, çeşitli ürünleri kesme, biçme, öğütme, sıkıştırma, yağ çıkarma gibi mekanik enerjiye gerek duyulan yerlerde kullanılmaktadır. Rüzgar enerjisinin en etkin kullanım biçimleri aşağıdaki şekilde özetlenebilir:
• Mekanik uygulamalar (su pompalama sistemi)
• Elektriksel uygulamalar (şebeke bağlantılı ve şebeke bağlantısız-stand alone sistemler)
• Isıl enerjisi uygulamaları
Rüzgâr türbinleri, rüzgar enerji santrallerinin ana yapı elemanı olup hareket halindeki havanın kinetik enerjisini öncelikle mekanik enerjiye ve sonrasında elektrik enerjisine dönüştüren makinelerdir.
Rüzgar türbinleri dönüş eksenlerinin doğrultusuna göre yatay eksenli veya düşey eksenli olarak imal edilirler. Bu tiplerden en fazla kullanılanı yatay eksenli rüzgar türbinleridir. Bu tip rüzgar türbinleri bir, iki, üç veya çok kanatlı yapılmaktadır. Yatay eksenli rüzgar türbinleri; önden rüzgarlı (up-wind), arkadan rüzgarlı (down-wind) türbin adını alırlar.
Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin eksenleri rüzgar yönüne dik ve düşey olup kanatları da düşey vaziyettedir. Elektrik üretim amaçlı şebeke bağlantılı modern rüzgar türbinleri çoğunlukla 3 kanatlı, yatay eksenli ve up-wind türü rüzgar türbinleridir.
Günümüzde teknolojik gelişmelere paralel olarak büyük güçlü rüzgar enerji santrallarında 1,0-7,5 MW gücünde yatay eksenli rüzgar türbinleri kullanılmaktadır. Üç kanatlı rüzgâr türbinlerinin kanat çapları 100 m ve üzeri değerine ulaşmıştır. Modern rüzgâr türbinlerinin rotor göbekleri (hub) yer seviyesinden 60-120 m yükseklikte bir kule üzerinde bulunur. Bir rüzgar türbininden elde edilecek enerji miktarı birinci dereceden türbin hub yüksekliğindeki rüzgar hızına bağlı olmaktadır. Hub yüksekliğinin artırılması, mevcut rüzgar gücünden maksimum düzeyde yararlanılmasını sağlayacaktır.
Rüzgâr türbinleri, elektrik enerjisi üretimine ancak belirli bir rüzgar hızında başlayabilmektedir. Bir rüzgar türbini cut-in ve cut-out rüzgar hızları arasında enerji üretimini gerçekleştirir. Modern rüzgar türbinlerinin cut-in hızları 2-4 m/s, nominal hızları 10-15 m/s ve cut out hızları ise 25-35 m/s arasındadır. 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. 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.
Gürültü kirliliğini önlemek için gövde ses izolasyonludur. Kuleler kafes veya boru biçiminde yapılmaktadır. Kule yükseklikleri fazla olabildiğinden kafes kulelerin dışındaki konstrüksiyonlar iki ya da üç parçalı olabilmektedir.
Türkiye’de yer seviyesinden 50 metre yükseklikte ve 7.5 m/s üzeri rüzgar hızlarına sahip alanlarda kilometrekare başına 5 MW gücünde rüzgar santralı kurulabileceği kabul edilmiştir. Bu kabuller ışığında, orta-ölçekli sayısal hava tahmin modeli ve mikro-ölçekli rüzgar akış modeli kullanılarak üretilen rüzgar kaynak bilgilerinin verildiği Rüzgar Enerjisi Potansiyel Atlası (REPA) hazırlanmıştır. Türkiye rüzgar enerjisi potansiyeli 48.000 MW olarak belirlenmiştir. Bu potansiyele karşılık gelen toplam alan Türkiye yüz ölçümünün %1.30’una denk gelmektedir.
