Yazar: ehlitsvvf
Konu: bitirme projesi rüzgar enerjisinden elektrik eldesi
Tarih: 11/1/2017, 15:41 (GMT 3)

kendi hazırladığım projedir.

ÖNSÖZ. 1
TEŞEKKÜR. 2
İÇİNDEKİLER. 3
ŞEKİLLER DİZİNİ. 5
TABLOLAR DİZİNİ . 6
1. GİRİŞ . 7
2. GENEL BİLGİLER. 8
2.1 Rüzgar Enerjisi. 8
2.1.1 Rüzgar Enerjisinin Tarihçesi. 9
2.1.2 Rüzgarın Oluşumu ve Temel Özellikleri. 9
2.1.3 Rüzgar Enerjisinin Avantajları ve Dezavantajları. 10
2.1.4 Rüzgar Enerjisinin Kullanım Alanları. 11
2.1.5 Dünyada Rüzgar Enerjisinin Genel Durumu . 11
2.1.6 Türkiye’de Rüzgar Enerjisinin Genel Durumu . 15
2.2 Rüzgar Türbinleri . 17
2.2.1 Rüzgar Türbini Parçaları . 17
2.2.2 Rüzgar Türbinlerinin Sınıflandırılması . 20
3. MATERYAL VE METOT. 23
3.1 Rüzgarı Doğuran Etmenler. 23
3.1.1 Gradyan Kuvveti . 23
3.1.2 Coriolis Kuvveti . 23
3.1.3 Merkezkaç Kuvveti . 23
3.1.4 Sürtünme Kuvveti . 24
4
3.2 Rüzgar Enerjisi Sistemlerinde Yaygın Olarak Kullanılan Kavramlar . 24
3.2.1 Hava Yoğunluğu . 24
3.2.2 Rotorun Süpürdüğü Alan . 25
3.2.3 Rüzgardan Elde Edilebilecek Teorik Güç . 25
3.2.4 Kanat Hız Oranı . 26
3.3 Rüzgardan Enerjinin Elde Edilmesi . 27
3.4 Düşeyde Rüzgarın Değişimi. 28
3.5 Rüzgarın Değerlendirilmesi . 30
3.5.1 Weibull Dağılımı. 30
3.5.2 Rayleigh Dağılımı . 31
3.6 Rüzgar Enerjisi ve Tekirdağ Koşullarında (500 kW Altı) Evsel
İhtiyaçları Giderecek Rüzgar Türbin Tasarımı . 32
3.6.1 Konut İçerisindeki Elektrik Aletler ve Güçleri . 32
3.6.2 Şebeke Bağlantılı Sistem. 33
3.6.3 Rüzgar Türbini Yaklaşık Maliyet Hesabı. 34
3.6.4 Geri Ödeme Süresi . 34
4. SONUÇ . 36
5. KAYNAKLAR. 37
6. ÖZGEÇMİŞ . 38
5
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil-1 Dünya Teknik Rüzgar Potansiyelinin Kıtalara Göre Dağılımı . 12
Şekil-2 2014 Yılı İlk Altı Ayında Rüzgâr Enerjisi Kurulu Gücündeki Artışın
Ülkelere Göre Dağılımı . 14
Şekil-3 Rüzgar Türbini Bileşenleri . 18
Şekil-4 Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri . 20
Şekil-5 Yatay Eksenli Rüzgar Türbini Çalışma Prensibi . 21
Şekil-6 Dikey Eksenli Rüzgar Türbinleri . 22
Şekil-7 Dikey Eksenli Rüzgar Türbini Çalışma Prensibi. 22
Şekil-8 Kanat Hız Oranına Bağlı Olarak Değişen Rotor Verimliliği . 27
Şekil- 9 Ortalama Rüzgar Şiddetlerindeki Rayleigh Dağılımı Grafiği . 31
Şekil-10 Rüzgar Türbin Bağlantı Şeması . 33
6
TABLOLAR DİZİNİ
Tablo-1 Dünya Yenilenebilir Enerji Kurulu Gücündeki Değişim . 13
Tablo-2 Ülkelerin Rüzgâr Türbin Güç Kapasitesindeki Değişim . 15
Tablo-3 50 m Yükseklikte Türkiye Kara Rüzgâr Potansiyeli . 16
Tablo-4 50 m Yükseklikte Türkiye Deniz Rüzgâr Potansiyeli . 16
Tablo-5 10 m yükseklikte bölgelerin ortalama rüzgâr güç yoğunlukları . 16
7
1. GİRİŞ
Sürekli artan dünya nüfusu, teknolojinin gelişmesine paralel olarak araç
kullanımının yaygınlaşması, sanayileşme, aydınlatma ihtiyacı vb. unsurlar enerji
tüketimini gittikçe arttırmaktadır. Artan enerji talebine karşılık geçen yüzyılın
başından bu yana kontrolsüzce tüketilen fosil yakıtlarının sebep olduğu çevre
felaketleri ve küresel ısınma gibi dünyamızı ve dolayısıyla bizi tehlikeye
sürükleyecek etkenler ancak alternatif küresel enerji politikalarıyla ve insanların
bilinçlendirilmesiyle engellenebilir. Dahası sınırlı olan fosil yakıtlarının gün gelipde
bitecek olması alternatif enerji kaynaklarına yönelmeyi zorunlu hale getirmektedir.
Bu durum küresel çapta geleceğe yönelik ciddi çalışmaların yapılması zorunluluğunu
doğurmuştur.
Artan enerji talebi ve tükenen fosil yakıtları, ülkelerin ve dünya siyasetinin
şekillenmesinde önemli rol oynamaktadır. Oluşturulan enerji politikaları gereği sera
gazı salınımının azaltılması, enerjinin verimli kullanılması, iletim hatları kayıplarının
azaltılması, yenilenebilir enerji kaynakları için teşviklerin sağlanması vb.
geleceğimizin enerji dünyasını şekillendirmeye yönelik bir dizi çalışmalar
yapılmaktadır. Bu çalışmalar, artan talebin olası sorunlarını azaltabilmeli ve daha
yaşanabilir bir dünya için tüm insanları etkileyecek düzeyde olmalıdır. Aksi takdirde
enerji krizleri patlak verecek, ülkeler ciddi ekonomik problemlerle karşılaşacaklar ve
en kötüsü belki de çocuklarımız için güvenilir, temiz bir çevre kalmayacaktır. Bu
kötü senaryoyu güzel sonlandırmanın yollarından biride temiz enerji olarak
adlandırılan alternatif enerji kaynaklarına yönelmektir. Bu kaynaklar; güneş, rüzgar,
dalga, jeotermal, doğal gaz, hidrolik enerji kaynakları vb. olarak örneklendirilebilir.
Alternatif enerji kaynaklar fosil yakıtlarına rakip olabilecek düzeyde ve geleceğin
enerji talebine karşılık verebilecek miktardadır. Çalışmam boyunca alternatif enerji
kaynaklarından biri olan ve geleceği oldukça parlak rüzgar enerjisinin hammaddesi
olan rüzgarların nasıl oluştuğundan, rüzgardan elde edilebilecek teorik güçten, gücün
oluşumunu etkileyen parametrelerden, bu gücü elektrik enerjisine çevirebilecek
türbinlerden ve genel olarak bu türbinlerin yapılarından bahsedilecektir.
8
2. GENEL BİLGİLER
2.1 Rüzgar Enerjisi
Rüzgar enerjisi; doğal, yenilenebilir, temiz ve sonsuz bir güç olup kaynağı
güneştir. Güneşin dünyaya gönderdiği enerjinin %1-2 gibi küçük bir miktarı rüzgar
enerjisine dönüşmektedir Güneşin, yer yüzeyini ve atmosferi homojen ısıtmamasının
bir sonucu olarak ortaya çıkan sıcaklık ve basınç farkından dolayı hava akımı oluşur.
Havanın hızlı yer değiştirmesi ile içindeki parçacıkların hareketi de hızlı olur. Bir
hava kütlesi mevcut durumundan daha fazla ısınırsa atmosferin yukarısına doğru
yükselir ve bu hava kütlesinin yükselmesiyle boşalan yere, aynı hacimdeki soğuk
hava kütlesi yerleşir. Bu hava kütlelerinin yer değiştirmelerine rüzgar adı
verilmektedir. Diğer bir ifadeyle rüzgar; birbirine komşu bulunan iki basınç bölgesi
arasındaki basınç farklarından dolayı meydana gelen ve yüksek basınç merkezinden
alçak basınç merkezine doğru hareket eden hava akımıdır. Rüzgarlar yüksek basınç
alanlarından alçak basınç alanlarına akarken; dünyanın kendi ekseni etrafında
dönmesi, yüzey sürtünmeleri, yerel ısı yayılımı, rüzgar önündeki farklı atmosferik
olaylar ve arazinin topografik yapısı gibi nedenlerden dolayı şekillenir. Rüzgarın
özellikleri, yerel coğrafi farklılıklar ve yeryüzünün homojen olmayan ısınmasına
bağlı olarak, zamansal ve yöresel değişiklik gösterir. Rüzgar hız ve yön olmak üzere
iki parametre ile ifade edilir. Rüzgar hızı yükseklikle artar ve teorik gücü de hızının
küpü ile orantılı olarak değişir. Rüzgar enerjisi uygulamalarının ilk yatırım
maliyetinin yüksek, kapasite faktörlerinin düşük oluşu ve değişken enerji üretimi gibi
dezavantajları yanında üstünlükleri genel olarak şöyle sıralanabilir;
1. Atmosferde bol ve serbest olarak bulunur.
2. Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır, çevre dostudur.
3. Kaynağı güvenilirdir, tükenme ve zamanla fiyatının artma riski yoktur.
4. Maliyeti günümüz güç santrallarıyla rekabet edebilecek düzeye gelmiştir.
5. Bakım ve işletme maliyetleri düşüktür.
6. Teknolojisinin tesisi ve işletilmesi göreceli olarak basittir.
7. Hammaddesi tamamıyla yerlidir, dışa bağımlılık yaratmaz.
9
2.1.1 Rüzgar Enerjisinin Tarihçesi
İnsanlık medeniyet tarihinde rüzgar çok önemli bir rol oynamıştır. Rüzgar ilk
kez 5000 yıl önce Mısır’da kayıkların yüzdürülmesinde kullanılmıştır. İlk rüzgar
değirmeni M.Ö. 200’lü yıllarda antik Babylon’da inşa edilmiştir. M.S. 10. yy’a kadar
doğu İran ve Afganistan’da 4,8 metrelik rüzgar yakalama kanatları ve 9 metre
yüksekliği olan rüzgar değirmenlerinde tahıl öğütüldüğü bilinmektedir.
Çok pervaneli yel değirmenleri 19. yy ikinci yarısında ABD’de icat
edilmiştir. 1900’lü yılların başında ABD’de bilinen 77 tane rüzgar değirmeni
fabrikası vardı ve rüzgar değirmeni ihracatı ABD için en büyük ihracat kalemi
olmuştu. 1930 ve 1940’lı yıllarda ABD’de yüzbinlerce elektrik üreten rüzgar türbini
imal edildi. Bu türbinlerde elektrik generatörünü çalıştıran iki veya üç pervane vardı.
Bu türbinler aküleri doldurmada, radyo alıcılarını çalıştırmada, aydınlatma vb.
kullanıldılar. 1950’li yılların başlarında elektrik hatları yaygınlaşınca rüzgar
türbinleri bir duraklama dönemine girdi.
1973 OPEC’in uyguladığı petrol ambargosunun ardından enerji fiyatlarındaki
artış ve geleneksel enerji kaynaklarının sınırlılığı, rüzgar enerjisine olan ilgiyi tekrar
artırmıştır. Teşvikler ve resmi araştırma çalışmaları sonucu bir çok yeni türbin
tasarımı yapılmıştır. 1970’li yıllarda ABD’de rüzgar türbini sanayi yeniden
canlanmış ve 50 tane rüzgar türbini imalatçısı tekrar piyasaya girmişti. Rüzgar
sistemleri için yeni bir pazar olarak “rüzgar tarlaları” çalışmalarına 1980’lerde
başladı. 1978 yılında ABD’de çıkarılan yasa ile rüzgar enerjisine getirilen teşvik ile
elektrik dağıtım şirketleri rüzgar enerjisinden üretilen elektriği almak zorunlu hale
getirildi. Günümüzde buna benzer yasalar ülkemizde de yürürlüğe girmiştir.
2.1.2 Rüzgarın Oluşumu ve Temel Özellikleri
Rüzgar, genel olarak atmosfer içinde bulunan gazların bölgesel basınç
farklarından kaynaklanan doğal akışı olarak tanımlanabilir. Hava hareketlerinin
oluşmasının temel nedeni ise atmosfer basıncının bölgeler arasında farklılık
göstermesidir. Rüzgar, yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru
hareket eder. Basınç farkı büyüdükçe rüzgar hızı da artmaktadır ve fark düştükçe hız