YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI - Deneme Sınavı - 1

Dalga; rüzgârın su yüzeyinde kaymasına bağlı olarak suda oluşan harekettir. Rüzgâr hızı, rüzgârın su yüzeyinde kaydığı mesafe, rüzgârın etkin olduğu alan, rüzgârın bu alan üzerindeki esme süresi ve suyun derinliği dalga oluşumunu etkileyen parametrelerdir.

d (m)       : Suyun derinliği

λ (m)       : Dalga boyu

d≥ (λ/2) olması durumunda “derin sular” (Genellikle 40 m derinlikten daha fazla olan denizler),

d ≤ λ/20 olduğunda “sığ sular” olarak adlandırılır.

Dalga hızının dalga boyuna bağlı olduğu sistemlere dağıtıcı denir. Bu nedenle derin denizler dağıtıcıdır. Denizin sığ olmasına bağlı olarak dalga bozulur veya kaybolabilir.

Bu tür uygulamalarda enerji üretim sistemleri kıyıda sabitlenmiş veya gömülü hâlde bulunurlar. Bakım ve inşası diğer uygulamalara göre daha kolaydır. Ayrıca, derin su bağlantılarına veya uzun su altı elektrik kablolarına ihtiyaç yoktur; ancak, daha az güce sahip dalga rejimi nedeniyle elde edilen dalga enerjisi daha az olmaktadır. Bu tür uygulamaların yaygınlaşması kıyı şeridi jeolojisi, gel-git seviyesi ve kıyı yapısının korunması gibi etkenlerle sınırlanmaktadır.

Kıyıya Yakın (Near Shore) Uygulamaları

Bu tip enerji dönüştürücüler 10 ile 25 m su derinliklerinde etkindir. Bu cihazlar deniz tabanına sabit olarak yerleştirilebileceği gibi yüzer konumda da olabilirler. Bu tip dönüştürücüye örnek olarak Salınımlı Su Sütunu (OWC) verilebilir. Bu sistemde büyük parabolik duvarlar ile dalgaların odaklanması ve genliklerinin arttırılması hedeflenmektedir.

OSPREY: Wavegen tarafından geliştirilen OSPREY’in gücü 1,5 MW’lık rüzgâr türbininin dâhil edilmesiyle 2 MW’a çıkarılmıştır. Bu sistemin etkin verimle çalışması ve uygun maliyetle üretimi için araştırmalar devam etmektedir. OSPREY sistemi Şekil 4.7’de gösterilmektedir.

Oyster Dalga Enerjisi Dönüştürücüsü: “Oyster” kelime olarak istiridye anlamına gelmektedir. İstiridye denmesinin sebebi, çalışma mekanizmasının tıpkı bir istiridyenin açılıp kapanmasına benzemesidir. Oyster dalga jeneratörü, kıyıdan yarım kilometre uzaklıkta, 10 ila 15 metre arasında değişen derinlikte deniz tabanına yerleştirilen, bir yüzeyi tabana oturmuş diğer yüzeyi de taban yüzeyine bağlı dalganın yönüne göre açılıp kapanabilen bir sistemden oluşmaktadır. Oyster’ın hareketli kapağı dalganın gelişine göre açılıp kapanırken hareketli kapakla tabanda sabit olan kapak arasındaki hidrolik pistonlar dalganın gücünü kullanmaktadır. Elektrik karada üretildiğinden karada bulunan hidro-elektrik türbini çalıştırmak için deniz altı boru hattı aracı ile hidrolik pistonlar, deniz suyunu yüksek basınçla karaya iterek hidro-elektrik türbinleri ile elektrik enerjisi üretilmektedir. 26 metre genişliğinde, 15 metre yüksekliğinde olan bu sistem 800 kW kadar enerji üretebilmektedir.

A şıkkı McCabe Dalga Pompası'nın, B ve D şıkkı Pelamis Dalga Enerjisi Dönüştürücüsü'nün, E şıkkı ise Kaldırılabilen Şamandıra Dönüştürücülerinin özelliklerindendir.

Dünyada ilk ticari dalga enerji tesisi Limpet 500, 2000 yılında İskoçya’nın Islay adasında kurulmuştur ve Kasım 2000’in sonlarından beri de İngiltere’nin şebekesine güç sağlamaktadır.

Öngörülebilir olması dalga enerjisinin avantajları arasındadır; dalga enerjisinin diğer birçok alternatif enerji kaynağına göre en büyük avantajı kolayca öngörülebilmesi ve ne kadar enerji üretilebileceğinin kolaylıkla hesaplanabilmesidir. Dalga enerjisi, güneş ve rüzgâr enerjisine göre daha kararlıdır.

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.

Rüzgar enerjisi, güç üretmek için herhangi bir kimyasal proses içermediği için su ve hava kirliliği yaratmaz. Sera gazı oluşmadığı için küresel ısınmaya katkısı yoktur. Yani temiz bir enerji kaynağıdır ve çevre dostudur. Rüzgâr, Yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru hareket eden havadır. Rüzgâr türbinleri görüntü kirliliği oluşturabilir.

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.

Türbinden çıkan rüzgâr, türbülanslı rüzgârdır, rüzgâr kuyruğu şeklinde türbinden ayrılır ve yakındaki türbinlerin verimini düşürebilir. Bu etkiye iz etkisi denir. Bu nedenle, türbinler arası uzaklığın etkin rüzgâr yönünde kanat çapının en az 5-9 katı olması istenir. Türbinler arası uzaklık arttıkça iz etkisi azalır. Yüksek dağların arasındaki vadilerde veya yüksek binaların arasında rüzgâr hızı artar. Dağlar veya yüksek binalar, havayı sıkıştırarak dağların/binaların aralarına yönlendirir ve bu bölgedeki havanın hızı, açık arazideki havanın hızına göre daha fazladır. Bu etki tünel etkisi olarak bilinir. Arazinin yüksek tepelerinde engellerin olmamasından dolayı rüzgâr hızı fazladır; ancak türbülans oluşumu da söz konusu olabilir.

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.

Rüzgâr türbin tiplerinden en fazla kullanılanı yatay eksenli rüzgâr türbinleridir (YERT). Yatay eksenli rüzgâr türbinlerinin kanatları rüzgâr yönüne diktir ve dönme eksenleri rüzgâr yönüne paraleldir . Bu tip rüzgâr türbinleri bir, iki, üç veya çok kanatlı yapılmaktadır. Yatay eksenli türbinlerin rüzgâr enerjisinden maksimum oranda yararlanmaları için rotorları daima rüzgâr akış yönünde olmalıdır.

Düşey eksenli rüzgâr türbinlerinin (DERT) eksenleri rüzgâr yönüne diktir, kanatları da düşey vaziyettedir. Düşey eksenli türbinlerin kanatları bir düşey şafta bağlanmıştır. Düşey eksenli rüzgâr türbinleri rüzgârı her yönden alırlar. Rüzgârın yönü değiştiği zaman herhangi bir pozisyon değiştirmesi olmaz. Türbin kanatları tasarımından dolayı yatay eksenli türbinlere oranla verimleri düşüktür. En iyi bilinen modeli Darrieus modeli türbinlerdir. Darrieus pervanesinin modifiye edilmiş hâli ise “H pervanesi” şeklinde Savinous tipi türbinlerdir. Savinous türbin aslında genelde rüzgâr hızını ölçmek için kullanılan bir cihazdır ve 100 W’ın altında küçük kapasitelerde güç üretmek için kullanılırlar.

Makine yeri (Nacelle): Kule üzerinde bulunan, rotor, dişli kutusu, şaftlar, jeneratör, kontrolör ve frenleme düzeninin yer aldığı bölümdür.

Rüzgâr atlası, yer yüzeyinden 10 m yükseklikte, yer yüzeyinde ölçülmüş olan rüzgâr hızı ve yönüne yeterli süre ve sayıdaki meteoroloji istatistiklerinin, özel bilgisayar programları yardımıyla değerlendirilmesi sonucunda elde edilen, rüzgâr gücü ve kapsadığı alanlar hakkında bilgi veren rüzgâr istatistikleridir.

Rotor: Kanatlar ve dişli kutusunun bulunduğu yerdir.