YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI - Deneme Sınavı - 2

HES’ler kurulu güçlerine göre;

• Çok küçük (mikro) kapasiteli (<100 kW)

• Küçük (Mini) kapasiteli(100-1000 kW)

• Orta kapasiteli(1000-10000 kW)

• Büyük kapasiteli(>10000 kW) olarak sınıflandırılırlar. Doğru cevap C'dir.

P = ρ.g .Q.H.η/1000 (1.1)
Bu eşitlikte;
P: Güç (kilowatt, kW)
ρ: Suyun yoğunluğu (kg/m3)
Q: Suyun debisi (m3/sn)
H: Suyun düştüğü yükseklik (m)
g: Yer çekimi ivmesi, m/sn2
η: Türbin verimliliği (%)

Doğru cevap D'dir.

Payandalı ağırlık barajları alttan su basıncını azaltmak için geliştirilmişlerdir. Doğru cevap D'dir.

V1/V2=(D2/D1)^2

2/V2=1/4 ise V2=8m/s

Doğru cevap D'dir.

Depolamasız (Nehir tipi) HES’ler su akışını doğrudan kullanan ve çok küçük bir su havuzuna (regülatör) sahip olan veya olmayan daha çok orta ve küçük ölçekli santrallerdir. Doğru cevap B'dir.

Rüzgâr Enerjisinin Avantajları

Avantajları:

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

Elektriğin kablolarla ulaşamadığı uzak veya küçük yerleşim yerleri için rüzgâr türbinleri yerel elektrik üretimi için bir alternatif oluşturmaktadır.

Rüzgâr türbinlerinin yer aldığı bölgelerde tarım ve hayvancılık olumsuz olarak etkilenmez.

Rüzgâr enerjisinin maliyeti diğer güç santralleriyle rekabet edebilecek düzeydedir.

Rüzgârın elverişli olduğu her yere rüzgâr türbinleri kurulabilir.

Rüzgâr Enerjisinin Avantaj ve 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 Hızı ve Yönüne Etki Eden Faktörler

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.

Rüzgâr hızının ve yönünün ölçülmesi

Rüzgâr ölçümlerinde üç tip ölçüm sistemi kullanılır:

Meteoroloji hava istasyonları tarafından kullanılan standart ölçüm sistemleri,

Rüzgâr çeşidini ve kaynağını ölçen cihazlar,

Türbinlerin çalışma performanslarını değerlendirmek üzere, fırtına ve türbülans durumunda yüksek örnekleme hızlarına sahip özel tasarım cihazları. Bu cihazlar, basit hız ölçüm/kaydedici cihazlarından, kanat yüzeyindeki türbülansı ölçebilecek şekilde tasarlanmış çok karmaşık sistemlere kadar farklılıklar gösterebilir. Basit hız ölçüm cihazı olarak rüzgâr hızlarını elektriksel sinyale dönüştüren anemometre olarak bilinen sensörler kullanılır. Yaygın olarak kullanılan kepçe (cup) anemometresi rüzgârı yakalamak üzere dikey olarak konuşlandırılmış üç adet kepçeden oluşmaktadır. Bu yöntemle dakikadaki tam dönüş sayısı elektronik olarak ölçülmekte ve kaydedilmektedir. Rüzgâr hızlarının dağılımını ve rüzgâr yönlerinin değişen frekanslarını göstermek için yönün de ölçülmesi gerekmektedir. Bunun için rüzgâr yön bilgisini elektriksel sinyale çeviren yönden bağımsız rüzgâr sensörleri kullanılır

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.

Basit hız ölçüm cihazı olarak rüzgâr hızlarını elektriksel sinyale dönüştüren anemometre olarak bilinen sensörler kullanılır.

Rüzgâr ölçüm verilerinin yıl içindeki dağılımlarının bilinmesi çok önemlidir. Bu amaçla verilerin istatistiki analizleri yapılır. Bu analizlerde, uzun dönemli rüzgâr ölçüm verileri farklı bölge ve yükseklikteki rüzgâr özelliklerini belirlemek için rüzgâr hızı dağılımı fonksiyonları kullanılır. Bu fonksiyonlardan en önemlileri Weibull dağılımı ve Rayleigh dağılımıdır

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

Rüzgâr Türbini Bileşenleri

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

Bir rüzgâr santrali kurulmadan önce,

Arazinin Tofoğrafyası

Rüzgâr Ortalama Hızı

Kısa ve Uzun Dönemli Rüzgâr Ölçüm Kayıtları

İletim Şebekesine Yakınlık

Altyapı

Yatırım Maliyetleri

Çevresel Değişkenler

dikkate alınmalıdır

Hidrolik türbinlerinde bulunan su türbinlerinde akar suyun enerjisi mekanik enerjiye, jeneratörlerde ise mekanik enerji elektrik
enerjisine dönüştürülür. Doğru cevap B'dir.

Dünyada 2015 yılı itibarıyla kurulu hidroelektrik santrali 936 GW dır. Hidrolik enerji üretiminde 375 GW ile Asya ülkelerinin lider olduğu görülmektedir. Doğru cevap B'dir.

Okyanusların derin ve sığ suları arasındaki sıcaklık farkından yararlanarak enerji elde edilen sistemler (Ocean Thermal Energy Conversion, OTEC), bu sıcaklık farkına bağlı olarak çalışan bir ısı makinesi yardımıyla elektrik üretmektedir. Özellikle Oğlak ve Yengeç Dönenceleri’nin arasındaki kuşakta (Ekvator’un 23o kuzeyi ve güneyi) kalan bölgeler, bu tip enerjinin elde edilmesi için oldukça uygundur. Tropikal okyanusların genellikle 30-40 m kalınlıkta olan yüzey tabakasının sıcaklığı Güneş’ten alınan ısı enerjisiyle 25oC civarına yükselir. Buna karşılık, kutuplardan okyanusların derinliklerine ve tropikal bölgeye kayan soğuk su kütlesi sıcaklığı 5oC civarında bir ortam oluşturur. Bu iki ortam arasındaki sıcaklık farkı OTEC çevriminin temelini oluşturmaktadır. Genellikle birbirine karışmayan sıcak yüzey suyu ile soğuk taban suyu bir ısı makinesinin çalıştırılabilmesine olanak sağlar. OTEC santralleri kapalı, açık ya da hibrit çevrimler ile çalışmaktadır.

Kapalı Devre Sistemi: Okyanus yüzeyinin ısısı, kaynama noktası düşük olan bir sıvıyı buharlaştırmak için kullanılır. Oluşan buhar genleşir ve türbinleri çevirerek jeneratörleri aktif hâle getirerek elektrik üretilir.

Açık Devre Sistemi: Deniz suyu düşük basınç altında buharlaştırılır. Elektrik üretimi için yine türbinler ve jeneratörler kullanılır.

Hibrit Devre Sistemi: Her iki sistemin birlikte kullanılmasıyla oluşmaktadır.

Belfast’taki Strangford Boğazı, yeryüzünün en güçlü gel-git dalgalarının oluştuğu yer olup aynı zamanda dünyanın ilk ticari amaçlı gel-git dalgaları enerji santraline de ev sahipliği yapmaktadır.

Gel-git enerjisinden iki şekilde yararlanılmaktadır:

Yüksek gel-git menziline sahip ırmak ağızlarının üzerine yarı geçirgen barajların kurulması,

Açık denizlerdeki gel-git akıntılarının dizginlenmesi.

Gel-git dalgalarının el değmemiş bir yenilenebilir enerji kaynağı olup rüzgâr ve güneşle karşılaştırıldığında sürdürülebilirlik açısından daha avantajlı olduğu görülmektedir.

2011 yılına kadar dünyanın son 45 yılının en büyük gel-git santrali olan Rance, günümüzde yerini 254 MW çıkış kapasiteli olan Sihwa gölü gel-git enerji santraline bırakmıştır.

Gel-git enerjisi üretim tesisinin yatırım maliyeti yüksek, işletme maliyeti düşüktür. Bunun sonucu olarak gel-git enerjisi üretim tesisinin getirisi yatırım maliyetini uzun yıllar karşılayamayacağı için yatırımcılar bu konuda isteksiz davranmaktadır.