Rüzgar türbini, rüzgarın kinetik enerjisini bir rotor ve bir jeneratör kullanarak elektrik enerjisine dönüştürmek üzere tasarlanmış bir cihazdır . Bu rüzgar türbinleri iki ana tipe ayrılır: dikey eksenli rüzgar türbinleri ve yatay eksenli rüzgar türbinleri . Her ikisinin de kendine özgü özellikleri vardır ve çevreye ve kurulumun ihtiyaçlarına bağlı olarak farklı durumlarda kullanılırlar.
Rüzgar türbini çeşitleri
Rüzgar türbinlerinin iki ana kategorisi vardır:
- Dikey Eksenli Rüzgar Türbini (VAWT): Rüzgarı her yönden yakalamayı başarması ve düşük düzeyde enerji üretimine sahip olması, rüzgar yoğunluğunun düşük olduğu yerler veya yönetmeliklerin büyük yapıların kurulmasını engellediği kentsel alanlar için ideal kılar.
- Yatay eksenli rüzgar türbini (HAWT): En çok büyük rüzgar santrallerinde kullanılır. Verimliliği daha fazladır ve rüzgarın daha fazla ve sabit olduğu bölgelerde daha iyi kullanılır.
Dikey Eksenli Rüzgar Türbini
Dikey eksenli rüzgar türbinleri ( VAWT'ler ) olarak bilinen bu türbinlerde rotor ekseni yere göre dikey olarak konumlandırılmıştır. Başlıca avantajlarından biri, rüzgar yönünden bağımsız olarak çalışabildikleri için rüzgarı yakalamak için dönüş mekanizmalarına ihtiyaç duymamalarıdır. Ayrıca, elektrik jeneratörü yere yerleştirilebilir, bu da bakımı kolaylaştırır.
Bu rüzgar türbinleri, yatay eksenli türbinlere kıyasla daha düşük enerji verimliliğine sahip olsalar da, düşük veya değişken rüzgar hızlarına sahip bölgelerde yine de etkilidirler. Ayrıca, çoğu durumda kendi kendilerine çalışmaya başlayamadıkları için motorlu çalıştırma gerektirirler.
Dikey eksenli rüzgar türbini çeşitleri
VAWT'nin birkaç alt türü vardır:
1. Savonius Rüzgar Türbini
Savonius, en basit ve en sağlam modellerden biridir. Rüzgarın geçtiği ve dönme hareketi oluşturduğu, yatay olarak birbirinden farklı iki yarım daireye sahip olmasıyla karakterize edilir. Verimliliği düşük olsa da, az bakım gerektiren sistemlerin gerekli olduğu yerlerde iyi bir seçenektir.
2. Giromill Rüzgar Türbini
Bu tip rüzgar türbini, dikey ekseni oluşturan iki çubuğa bağlı bir dizi dikey kanattan oluşur . Enerji kapasitesi 10 ila 20 kW arasında değişmekte olup, küçük konut veya ticari kurulumlar için Savonius'tan daha verimli bir seçenektir.
3. Darrieus Rüzgar Türbini
Darrieus tipi , iki veya üç adet çift dışbükey kanattan oluşan daha gelişmiş bir tiptir . Tasarımı, rüzgar türbininin geniş bir hız aralığında rüzgardan daha iyi yararlanmasını sağlar. Bununla birlikte, en büyük dezavantajı, çalışmaya başlaması için Savonius rotoruna veya başka bir sisteme ihtiyaç duymasıdır.
Dikey eksenli rüzgar türbininin çalışması
Dikey eksenli rüzgar türbinlerinin çalışma prensibi nispeten basittir. Kanatlar, farklı yönlerde hareket eden rüzgarın kuvvetiyle döner. Bu rüzgar türbinleri her zaman rüzgarla aynı doğrultudadır , bu da rüzgar hızları düşük olduğunda bile çalışmaya devam etmelerini sağlar.
Daha kompakt oldukları için dikey eksenli rüzgar türbinleri, yatay eksenli muadillerine kıyasla daha az enerji üretir. Bununla birlikte, bir evi ısıtmak , ışıkları çalıştırmak veya hatta bir elektrikli arabayı şarj etmek gibi uygulamalar için yeterince verimlidirler.
Yatay eksenli rüzgar türbinleri
Yatay eksenli rüzgar türbinleri , özellikle büyük rüzgar santrallerinde en yaygın olanlardır . Bu türbinler, yüksek rüzgar hızlarından daha verimli bir şekilde enerji üretebilmeleri nedeniyle daha iyi enerji verimliliğine sahiptir.
Bu rüzgar türbinlerinin bileşenleri kulenin tepesinde bulunan bir gondolun içine yerleştirilmiştir. Üç kanattan oluşan rotor, rüzgarı yakalar ve elektrik üretmek için bir dişli kutusu aracılığıyla çoğaltılan bir dönme hareketi üretir. Rüzgârın ürettiği bu hareket, şebekeye taşınan enerjiyi oluşturan bir jeneratöre taşınıyor.
Hangi rüzgar türbini daha verimli?
Yatay eksenli rüzgar türbinleri genellikle daha verimlidir . Bunun nedeni, daha yüksek dönüş hızlarına ulaşabilmeleri ve rüzgar hızının daha sabit ve daha güçlü olduğu daha yüksek noktalarda rüzgardan daha iyi faydalanabilmeleridir. Ayrıca, dönüş hızını artırmak için daha az dişliye ihtiyaç duyarlar, bu da rüzgarın kinetik enerjisinden daha iyi yararlanmalarını sağlar.
Rüzgar türbinlerindeki yenilikler
Son yıllarda rüzgar enerjisi teknolojisinde büyük yenilikler gördük. Bunlardan en umut vadedenlerinden biri de İspanyol bir şirket tarafından geliştirilen Vortex kanatsız türbin oldu . Hareketli parçaları olmayan bu rüzgar türbini türü, bakım maliyetlerini düşürmeyi ve büyük, geleneksel rüzgar türbinlerinin manzaraya olan görsel etkisini ortadan kaldırmayı amaçlıyor.
Bir diğer iddialı proje ise Rüzgar Ağacı . Bu tasarım, çok hafif rüzgarlardan enerji üreten mekanik bir ağaç üzerine yerleştirilmiş 72 yaprak şeklinde türbin kullanıyor. Bu tür bir yapı, yenilenebilir ve estetik açıdan hoş bir enerji kaynağı sağlayarak kentsel alanlar için ideal olacaktır.
Rüzgar türbinlerinin tarihsel ve modern kullanımı
Rüzgar enerjisinin kullanımı yeni bir şey değil. İlk yel değirmenleri kırsal alanlarda su pompalamak veya tahıl öğütmek için kullanılıyordu. Ancak Danimarka , 70'lerde büyük ölçekli rüzgar enerjisine gerçek anlamda yatırım yaparak ülkenin rüzgar türbini teknolojisinde önde gelen bir üretici haline gelmesini sağladı.
Günümüzde, kırsal alanlarda küçük tesisler olarak başlayan rüzgar türbinleri, dünya çapında tüketim için yüzlerce megavat temiz enerji üreten dev rüzgar santrallerine dönüştü. Siemens ve Vestas gibi büyük şirketler bu teknolojilerin üretiminde öncülük ediyor.
Rüzgar türbinlerinin geleceği, verimlilik ve maliyet alanlarındaki önemli ilerlemelere bağlıdır. Açık denizde yüzer türbinlerin kurulmasıyla birlikte , açık deniz rüzgar enerjisinin yenilenebilir enerjiye geçişte daha da önemli bir rol oynaması beklenmektedir.
Bu tür inovasyonların gelişmesi sayesinde rüzgar enerjisi deneysel bir çözüm olmaktan çıkıp küresel ölçekte yenilenebilir enerjinin ana kaynaklarından biri haline geldi.