GELENEKSEL VE YENİLEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI - Deneme Sınavı - 4

Rüzgâr hızını ve yönünü belirlemek amacıyla yapılan ölçümler, ölçüm amacına göre değişmektedir. Meteoroloji hava                istasyonlarında rüzgâr   hızı,        Dünya   Meteoroloji       Örgütünün belirlediği standart  ölçüm    yüksekliği                olan       10           m            yükseklikte        ölçülmektedir.   Enerji amaçlı rüzgâr ölçümlerinde ise rüzgâr hızı ve rüzgâr yönü 30 m yükseklikte ölçülür. Rüzgâr hızı ölçümleri, mümkünse bu yükseklikte, gün boyunca her üç saatin ilk 10 dakikasında olmak üzere, 3’er saat ara ile en az bir yıl devamlı olarak yapılmalıdır. Doğru cevap B’dir. Sayfa: 168

Rüzgârın (havanın) kinetik enerjisi;

E_R = 1 /2 mv²      (3.10) eşitliği ile verilir.

Burada m, havanın kütlesi (kg); v, havanın hızı (m/s)’dir. Havanın kütlesi ise;

m =V⋅ ρ

dir. ρ havanın yoğunluğu, V ise havanın hacmidir. Akışa dik (A) alanından (v) hızıyla (t) süresinde geçen havanın hacmi ise;

V =v⋅A⋅t

v:20 m/s

A: 2 m²

ρ :1,225 kg/m³

E:?

E:1/2 m.v²                                                              

V =v⋅A⋅t           V= 20*2*1:=40

m=V.P               m=40*1,225=49  

E_R = 1 /2 mv²      E_R=1/2 *49*400=9800 Watt Doğru cevap D’dir. Sayfa :171

v:15 m/s

A: ?

P:1,225

E:3100 watt

E:1/2 m.v²                                                               3000= ½*mX225:27,555=m

m:V.P                                                   27.555=V.1,225= 22,5=V  

V =v⋅A⋅t                                             22,5=15*A*1 =   A=1,5 m² Doğru cevap E’dir. Sayfa=171

Rüzgârın sahip olduğu gücün hepsi türbin tarafından kullanılamaz. Türbin tarafından kullanılabilen enerjinin (PT) rüzgârın sahip olduğu enerjiye (PR) oranı “güç katsayısı (Cp)” olarak bilinir

C ρ = PT /PR                       (3.16)

PT =CP ⋅* PR       (3.17) elde edilir. Türbin tarafından kullanılabilen maksimum enerji için

C ρ max =16 27 =0,593           ’tür. Bu değer Betz limiti olarak bilinir. Türbin kanatlarına gelen rüzgârın kinetik enerjisinin maksimum %59,3’ü türbin tarafından kullanılabilir. Kullanılabilen bu enerjiye “yararlı enerji” de denmektedir. Günümüzde kullanılan türbinler için bu değer 0,35-0,40 civarındadır. I,II,III,IV. Maddeler doğru olduğundan doğru cevap C’dir. Sayfa: 173

P_R =A⋅ρ ⋅v³ Türbin çapı D= 5m ise türbinin süpürdüğü alan çapı 4 m olan bir dairenin alanıdır.

Türbin çapı D= 5m ise türbinin süpürdüğü alan çapı 5 m olan bir dairenin alanıdır.

A= π ⋅D²/4

=3,14⋅* 4² /4= 3,14* 16/4=12,56 m²

P_R =12,56*⋅1,225⋅ (10 )³

P_R =15386 Watt Bu enerjinin %30’ı elektrik enerjisine dönüşür

P_T =15386*⋅0,3 P_T =4615Watt⋅1Kilowatt 1000Watt PT =4,615 KW 1 günde (24 saat) üretilecek elektirik enerjisi ise

P_T =4,615⋅24=110,76 KW sa Doğru cevap E’dir. Sayfa: 174-175

Bir rüzgâr santrali kurulmadan önce,

Enerji kaynakları; birincil ve ikincil enerji kaynakları olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Birincil enerji kaynakları; odun, kömür, ham petrol, doğal gaz, uranyum, rüzgâr, hidrolik enerji ve güneş enerjisi gibi doğrudan tüketilebilen enerji kaynaklarıdır. İkincil enerji kaynakları ise birincil enerji kaynaklarından elde edilen “kullanılabilir” formdaki elektrik, benzin ve mazot gibi enerji kaynaklarıdır. İkincil enerji kaynakları elde edilirken termik santraller, rafineriler gibi tesislerde dönüşüm kayıpları oluştuğu için ikincil kaynaklar birincil kaynaklara göre çok daha pahalıdır.

Birincil enerji kaynakları kendi içinde yenilenebilir enerji kaynakları (güneş enerjisi,
rüzgâr, dalga enerjisi, jeotermal enerji ve hidrolik enerji) ve yenilenebilir olmayan enerji kaynakları (bugün için enerji kaynaklarımızın %80’ini oluşturan kömür, ham petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlar ve uranyum) olarak iki geniş gruba ayrılmaktadır. Ülkemizdeki enerji kaynaklarının %80’ini oluşturan yenilenebilir olmayan enerji kaynakları içinde doğal gaz, kül ve cüruf bırakmadan yanan, depolanma sorunu bulunmayan ve yanma sonucu havayı kirleten kükürt içerikli gazların emisyonuna sebep olmayan çevre dostu çok önemli bir enerji kaynağıdır.

Birincil enerji kaynakları kendi içinde yenilenebilir enerji kaynakları (güneş enerjisi, rüzgâr, dalga enerjisi, jeotermal enerji ve hidrolik enerji) ve yenilenebilir olmayan enerji kaynakları (bugün için enerji kaynaklarımızın %80’ini oluşturan kömür, ham petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlar ve uranyum) olarak iki geniş gruba ayrılmaktadır.

İngiltere doğal gaz kullanımını ticaretleştiren ilk ülkedir. 1920’lerde boru hattı taşımacılığı yöntemlerinin kullanılmaya başlaması ile birlikte dünyada hızla artan doğal gaz tüketimi, özellikle II. Dünya Savaşı’ndan sonra sürekli olarak gelişmiştir. ABD’de ise doğal gaz ilk defa 1625 yılında Erie Gölü’nde Amerikan yerlileri tarafından bulunmuş ve 1816’dan itibaren Baltimor’da sokakların aydınlatılmasında kullanılmıştır.

Ülkemizde doğal gaz iletiminde kullanılan başlıca ana akım hatları Rusya Federasyonu ile aramızdaki 847 km’lik Batı Hattı, 893 km’lik Rusya Federasyonu-Karadeniz Türkiye Mavi Akım Hattı ve 1490 km’lik Doğu Anadolu-İran İletim Hattı’dır. Bu ana hatlara ek olarak, Güney Kafkasya Gaz Boru Hattı; Azerbaycan’ın Şah Denizi sahasında üretilen gazı, Gürcistan üzerinden Türkiye’ye iletmeyi ve Erzurum’da BOTAŞ ağına bağladıktan sonra Avrupa’nın hızla artan gereksinimine yanıt vermeyi hedefleyen bir boru hattı projesidir.

İdeal gaz yasası düşük basınç değerlerinde kullanılabilen ve bazı temel varsayımlar içeren en yaygın hâl denklemlerinden biridir. İdeal gaz yasasının kapsadığı varsayımlar aşağıdaki gibidir:
1. Gaz moleküllerinin toplam hacmi, içinde bulundukları kabın hacmi yanında ihmal edilebilecek düzeydedir.
2. Gaz molekülleri arasındaki çekim ve/veya itme kuvvetleri ihmal edilmektedir.
3. Gaz moleküllerinin kendi aralarında çarpışmaları sonucunda enerji kaybetmedikleri varsayılmaktadır.

PV = NRT

Petrol endüstrisinde, yüksek basınç altındaki gazlar için en sık kullanılan hâl denklemi gerçek gaz yasası olarak isimlendirilmektedir. Gerçek gaz yasası, ideal gaz yasasına bir sıkıştırılabilme katsayısı (z) eklenerek elde edilmektedir: PV = zNRT

Viskozite ya da akmazlık bir akışkanın akmaya karşı direnci olarak tanımlanır. Sıvıların akmazlık değerleri gazlara göre çok daha yüksektir; yani gazlar daha kolay akabilmektedir. Ancak sıcaklık artışı ile birlikte gazların akmazlıkları artar, sıvılarınki ise azalır

İlk olarak gazın sıkıştırılabilme katsayısını hesaplamak için ortalama bir basınç değeri hesaplayalım. Ortalama basınç ilk ve son basınçların ortalamasını alarak elde edilebilir:
P = (3+5)/2 = 4 atm

 eşitliği kullanılarak 

Stratigrafi (katmanbilim) tabakalı kayaların formasyonları, bileşimleri ve istiflenmeleri ile ilgili bir jeoloji dalıdır. Tektonik
yer kabuğuuğunun türlü yapıları ile buna neden olan olayları açıklayan bilim kolu, porozite katmanlardaki boşluk hacminin toplam katman hacmine oranı, permeabilite ise bir katman veya kayacın sıvı veya gaz cinsinden geçirgenliğini ifade eder.

İngiltere doğal gaz kullanımını ticaretleştiren ilk ülkedir. 1920’lerde boru hattı taşımacılığı yöntemlerinin kullanılmaya başlaması ile birlikte dünyada hızla artan doğal gaz tüketimi, özellikle II. Dünya Savaşı’ndan sonra sürekli olarak gelişmiştir. ABD’de ise doğal gaz ilk defa 1625 yılında Erie Gölü’nde Amerikan yerlileri tarafından bulunmuş ve
1816’dan itibaren Baltimor’da sokakların aydınlatılmasında kullanılmıştır. İlk doğal gaz
kuyusu 1821 yılında Fredonia, New York’da açılmıştır. 1885 yılında, Robert Bunsen tarafından icat edilen ve oksijenle doğal gazı doğru oranlarda karıştırarak alev ve ısı elde edilmesini sağlayan Bunsen Beki sayesinde, doğal gaz evlerde de kullanılmaya başlanılmış ve kullanım alanları biraz daha genişlemiştir.

Şeyl türü formasyonlardan doğal gaz elde edilebilmesi için gerekli teknolojik bileşenler üç ana grupta toplanmaktadır:
Hidrolik çatlatma: Kaya formasyonları içine belirli özellikte sıvıları yüksek basınçla pompalayarak çatlaklar oluşturma işlemi 1940’lı yıllardan beri kullanılmaktadır.
Yatay sondaj: Petrol sanayi tarafından 1970’lerden beri kullanılmaktadır.
Sismik arama teknolojileri: Bilgi işlem teknolojilerinin gelişmesi ile birlikte uzaktan algılama, üç boyutlu yeraltı haritalarının çıkarılması gibi teknikler gelişmiş olsa da doğal gaz üretiminde eskiden beri var olan sismik çalışmalar hâlâ önemini korumaktadır.

Doğal gaz için kullanılan yeraltı ve yerüstü depolama teknikleri şu şekilde sıralanabilir:
• Boru hatlarında depolama
• Sıvılaştırılmıs doğal gaz (LNG) depolanması
• Yüksek basınçlı tanklarda depolama
• Yeraltında açılan boşluklarda depolama
• Akiferlerde depolama
• Terk edilmiş petrol ya da gaz rezervuarlarında depolama

Türkiye’de doğal gazın varlığı ilk olarak 1970’de Kırklareli Kumrular bölgesinde tespit edilmiş ve doğal gaz 1976’da Pınarhisar Çimento Fabrikası’nda kullanılmaya başlanmıştır.