GELENEKSEL VE YENİLEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Rüzgâr, güneş ışığının dünyanın farklı yüzeylerini farklı ısıtması ile gerçekleşen bir hava hareketidir. Güneş ışığı dünyamıza ulaştığı sürece rüzgâr dünyamızda hep var olacaktır ve bu bakımdan da yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Yeryüzünün farklı yüzeylerinin güneş tarafından farklı ısıtılması, havanın sıcaklığının, neminin ve basıncının farklı olmasına, dolayısı ile de havanın hareketine neden olmaktadır. Yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru hareket eden hava, “rüzgâr” olarak isimlendirilmektedir. Karaların üzerinde ısınan hava genleşir, yükselir ve yerini daha ağır ve soğuk havaya bırakır. Bu hareket rüzgârı oluşturur. Gece ise karaların üzerindeki ısınan hava suların üzerindekinden daha hızlı soğuyacağı için rüzgâr hareketi gündüzün rüzgâr hareketine göre tersine gelişir. Atmosferdeki rüzgâr hareketleri de aynı şekilde gerçekleşir. I.,II.III. maddelerdeki açıklamalar doğru olduğundan doğru cevap B’dir. Sayfa: 165

Rüzgâr Enerjisinin Avantajları:

I,III,IV,V. Maddeler rüzgar enerjisinin avantajlarındandır. Doğru cevap C’dir. Sayfa: 165-166

Rüzgar enerjisinin dezavantajları şunlardır:

Rüzgâr türbinlerinin kuruluş yerlerinin belirlenmesinde yerel rüzgârlar önem bir rol oynar. Bu rüzgârların hızı ve yönü bazı etkenler ile değişebilir. Rüzgâr hızları yer yüzeyinde sürtünmeden etkilenmektedir. Sürtünmenin fazla olması rüzgârın hızını düşürmektedir. Türbin yeri seçilirken hava ile yüzey sürtünmesinin en az olduğu bölge     dikkate                alınmalıdır.          Engebeli              ve           dağlık arazi          sürtünmeyi        artırabileceğinden           yer seçiminden önce bölgenin topoğrafik yapısının bilinmesi gerekir. Rüzgâr enerjisi endüstrisinde, bölgedeki rüzgâr şartları pürüzlülük uzunluğu ve engelin kendisi arasındaki ilişki hesaplanarak belirlenmektedir. Rüzgârın teorik hızının sıfır olduğu yerden yükseklik pürüzlülük uzunluğu olarak bilinir. Deniz yüzeyi için engel sınıfı “0”, ağaçlık ve binaların olduğu bölgenin engel sınıfı “3-4”, beton havaalanı pisti için bu değer “0,5” dir. Yeryüzünün pek çok yerinde rüzgâr geceye oranla gündüz daha fazladır. Bunun nedeni deniz ve kara yüzeyleri arasındaki sıcaklık farkının gündüz daha fazla olmasıdır. Gündüz üretilen rüzgâr enerjisi geceye oranla daha fazladır. Rüzgârın hızı ve yönü bölgede gerçekleşen fırtına ve doludan etkilenmektedir. Fırtına ve hortumların engebeli bölgelerde oluşturduğu türbülanslar türbin verimliliğini olumsuz şekilde etkiler. Binalar ve ağaçlar gibi rüzgâr engelleri, rüzgârın hızını düşürür ve türbülans         oluşmasına         sebep olurlar.                Engelden             uzaklaştıkça       engelin etkisi     azalacaktır.         Türbinin               engelden engel boyunun yaklaşık olarak beş katından daha az mesafede kurulması durumunda türbin verimi düşer. Doğru cevap E'dir. Sayfa:167

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,

Rüzgârdan elektrik üretimi yaklaşık yüzyıl önce, yani 19. yüzyılın sonlarında gerçekleşti- rilmiş olmasına rağmen, bu tekniğin gelişimi 1973 petrol krizinden sonra başlamıştır.

Rüzgârdan elde edilen mekanik güç veya elektrik üretimi prosesi “rüzgâr enerjisi” veya “rüzgâr gücü” olarak tanımlanmaktadır.

Rüzgâr Enerjisinin Avantaj ve Dezavantajları

Avantajları:

Rüzgar enerjisi, güç üretmek için herhangi bir kimyasal proses içermediği için su ve hava kirliliği yaratmaz. Sera gazı oluşmadığı için küresel ısınmaya katkısı yok- tur. Yani temiz bir enerji kaynağıdır ve çevre dostudur.

Rüzgâr atmosferde bol ve serbest olarak bulunur. Rüzgâr enerjisi yenilenebilir ve sürdürülebilir bir enerji kaynağıdır.

Elektiriğin kablolarla ulaşamadığı uzak veya küçük yerleşim yerleri için rüzgâr tür- binleri yerel elektrik üretimi için bir alternatif oluşturmaktadır.

Rüzgâr türbinlerinin yer aldığı bölgelerde tarım ve hayvancılık olumsuz olarak et- kilenmez.

Rüzgâr enerjisinin maliyeti diğer güç santralleriyle rekabet edebilecek düzeydedir.

Rüzgârın elverişli olduğu her yere rüzgâr türbinleri kurulabilir.

Dezavantajları:

Rüzgâr oluşumu bir doğa olayı olduğu için rüzgârın hızını ve yönünü önceden

belirlemek zordur. Üretilecek enerji rüzgârın hızına bağlıdır. Rüzgâr hızı düşerse üretilen enerji miktarı da düşmektedir. Yani rüzgâr enerjisi kesintisiz bir enerji kaynağı değildir.

Rüzgâr türbinlerinin gürültülü çalışmaları, yakın çevrelerinde yaşayan insanlar için rahatsız edici olabilir.

Rüzgâr türbinleri görüntü kirliliği oluşturabilir.

Rüzgâr türbinleri çevredeki elektromanyetik dalgayı etkileyebilir. Büyük kapasiteli

türbinler yakın çevredeki TV yayınlarını etkileyebilir.

Büyük kapasiteli rüzgâr türbinleri göçmen kuşların uçuş yollarını olumsuz olarak

etkileyebilir ve kuş ölümlerine neden olabilir.

Rüzgâr enerjisinin kaynağı “yüzey rüzgârları”dır

Rüzgâr ölçümlerinde üç tip ölçüm sistemi kullanılır:

Meteoroloji hava istasyonları tarafından

kullanılan standart ölçüm sistemleri,

Rüzgâr çeşidini ve kaynağını ölçen ci-

hazlar,

Türbinlerin çalışma performanslarını

değerlendirmek üzere, fırtına ve tür- bülans durumunda yüksek örnekleme hızlarına sahip özel tasarım cihazları.

Rüzgâr hızının ölçülemediği durumlarda rüzgârın hızı, tahmini olarak belirlenir. Tah- minsel rüzgâr ölçümünde Beaufort (Bofor) ölçeği kullanılır

Rüzgâr enerjisinin mekanik enerjiye çevrilmesi rüzgâr hızına, rotor kanat alanına ve havanın yoğunluğuna bağlıdır.

İlk ticari rüzgâr türbini 1980’lerde kullanıl- maya başlanmış ve bu tarihten sonra türbinler kapasite, verimlilik ve tasarım bakımından hızla gelişmiştir.

Rüzgâr türbinleri temel olarak bir kule üzerine yerleştirilmiş rotor (kanatlar ve göbek), güç şaftı ve rüzgârın kinetik enerjisini elektrik enerjisine çeviren bir jeneratörden (üreteç) oluşur (Şekil 8.9).