1.GİRİŞ

Teknolojik ve endüstriyel gelişmelerin sonucunda enerji ihtiyacı artarak, dünya fosil yakıt

(kömür,petrol ve doğal gaz) rezervlerini her geçen gün azaltmaktadır. Fosil yakıt rezervleri

bazı ülke toprakları altında bulunmakta, aralarında Türkiye’nin de bulunduğu bazı ülkeler dış

alımla temin ettikleri enerji için büyük harcamalarda bulunmaktadır. Böylece, enerji rezervine

sahip ülkelere, sahip olmayanlar bağımlı kalarak,enerji rezervleri siyasi baskı ve yatırım

unsuru olarak kullanılmaktadır.

Enerjiye olan büyük gereksinim, yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarının sürekli gündemde

olmasının nedenidir. Alternatif kaynaklar olarak da adlandırılan bu enerji kaynaklarından

biriside rüzgar enerjisidir.

Rüzgar enerjisi, fosil yakıtların tükeneceğinin anlaşıldığı son yıllarda, enerji sorununa çözüm

olarak görülen kaynaklardan birisidir. İlk kullanım örneklerinin bundan 3000 yıl öncesinde

rastlanılmasına rağmen , rüzgar enerjisi son on yıl öncesine kadar yeterince irdelenmemiş ve

değerlendirilmemiştir.

Enerji, dünyanın varolma süresinin referans olarak alındığı bir sınıflandırmaya göre; tükenebilen ve kendisini dünya varoldukça yenileyebilen, yani tükenmeyen enerji olarak İki grupta incelenebilmektedir (Tablo 1.1).

Tablo 1.1 Tükenebilirliğine göre enerji türleri, avantaj ve dezavantajları

TÜKENEBİLEN ENERJİ TÜKENMEYEN (YENİLENEBİLİR) ENERJİ

Kömür, Linyit, Petrol, Doğalgaz, Su (Hidrolik), Güneş, Rüzgar, Dalga,

Atom (Uranyum) gibi kaynaklardan Jeotermal, biomas, gelgit olayı gibi

elde edilen enerji kaynaklardan elde edilen enerji

Çevreyi kirletirler ve dünyanın Çevre dostudurlar ve dünya

varolma sürecinde tükenirler varoldukça tükenmezler.

(Yenilenebilir enerji kaynaklan sempozyumu, İZMİR, 2001)

Yenilenebilir enerji kaynaklan da enerjinin ana kaynağına göre; güneş kaynaklı, dünya kaynaklı ve ay kaynaklı olarak üç gurupta incelenebilmektedir. Tablo (1.2)Tablo 1.2 Yenilenebilir enerji kaynaklarının sınıflandırılması

YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Ana Kaynak Birincil Enerji

Kaynaklan

Doğal Enerji

Dönüşümü

Teknik Enerji

DönüşümüKullanım Enerjisi

GÜNEŞ

SuBuharlaşma,

Yağış

Su Güç

Tesisleri

(Hidroelektrik

Santralleri)

Elektrik Enerjisi

Rüzgar

Atmosferdeki

Hava Hareketi

Rüzgar Enerjisi

Tesisleri

Elektrik ve

Mekanik Enerji

Dalga HareketiDalga Enerjisi

Tesisleri

Elektrik ve

Mekanik Enerji

Güneş Işınları

Yer ve

Atmosferin

Isınması

Isı Pompası Isı Enerjisi

Güneş Işınları

Kollektörler Isı Enerjisi

Solar Hücreler

(Güneş Pilleri-

Fotovoltaikler)

Elektrik Enerjisi

Biomas Biomas Üretimi

Isı Güç

Tesisleri

Isı ve Elektrik

Enerjisi

Dönüşüm

Tesisleri Yakıt Enerjisi

DÜNYAYer Merkezi

IsısıJeotermal Enerji

Jeotermal Güç

Tesisleri

Isı ve Elektrik

Enerjisi

AYAy Çekimi

GücüGel-Git olayı

Gel-Git Güç

TesisleriElektrik Enerjisi

[Yenilenebilir enerji kaynaklan sempozyumu, İZMİR, 2001)

Tablo 1.2 'nin incelenmesinden de anlaşıldığı gibi güneş kaynaklı olan rüzgar enerjisi. Rüzgar

denilen hava akımları,güneşin yer yüzünü ve atmosferi homojen ısıtmamasından kaynaklanan

basınç ve sıcaklık farklarından doğmaktadır. Doğal enerji dönüşümü sonucunda kendisini

atmosferde hava hareketi ve denizlerde dalga hareketi olarak hissettirmektedir. Bu kinetik

enerjide, rüzgar enerjisi ve dalga enerjisi tesislerinde elektrik enerjisine, su pompalama

tesislerinde mekanik enerjiye dönüştürülebilmektedir..

Rüzgar yüzyıllarca teknelerin yelkenlerini şişirmek, tarımsal ürünleri öğütmek ve su

pompalamak gibi amaçlarla kullanılmıştır. Ancak bugün insanoğlu rüzgar enerjisinden

elektrik üretmektedir. İnsanlık, yel değirmenlerinden, modern rüzgar santrallerine uzanan

teknolojik bir süreç yaşamıştır. Yıllar önce kullanılan yel değirmenlerinde, rüzgar estikçe

dönen pek çok kanat bulunmaktaydı, bugünün rüzgar türbinlerinde ise yalnızca iki veya üç

kanat bulunmaktadır. Bu kanatlar, yel değirmenlerinde görüldüğünden çok daha uzun 25

m.'ye kadar olabilmektedir.

Kanatlar, buhar türbinlerine çok benzer olarak, elektriği üreten jeneratörü çalıştırır. Kanatların

daha uzun olması ve rüzgar şiddetinin artması türbinin elektrik üretimini artırır. Rüzgar

türbinleri çevredeki engellerin rüzgarı kesemeyeceği yükseklikte bir kule üzerine

yerleştirilirler. Zira rüzgar hızı hem yükseklikle artmakta, hem de daha az değişken

olmaktadır.

Daha çok elektrik üretmek için türbinlerin rüzgar hızının sabit olduğu alanlarda kurulması

uygundur ve bu nedenle de dünyada pek çok yer elverişli değildir. Rüzgar şiddeti 7 sınıfa

ayrılmaktadır. Bunlardan 7. Sınıfdaki rüzgarla son derece kuvvetli, 2. sınıfdakiler ise bir esinti

şeklindedir. Elektrik üreten türbinler için ise 4.sınfdaki rüzgarların (ki bu yıllık ortalama

rüzgar şiddetinin 19.2 km/saat olduğu) uygun olduğu kabul edilmektedir.

1880-1940 yılları arasında Amerika’da,çok sayıda küçük rüzgar türbinlerinin var olduğu

bilinmektedir. Aynı dönende Rusya’da,100 kW’lık bir rüzgar türbin ünitesi üzerinde

çalışmalar yapmaktaydı. İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra,rüzgar türbinlerine duyulan ihtiyaç

yeniden artmıştır,ancak hızlı bir gelişme görülmemiştir. Benzin ve dizel motorların

yaygınlaşması ve elektrifikasyonda sağlanan aşamalar,rüzgar enerjisini geri plana itmiştir.

Ucuz petrol döneminde güncellik kazanmayan 1973-1974 yılları arasındaki yapay petrol

bunalımının ardından rüzgar enerjisi yeniden gündeme gelmiş ve alternatif enerji kaynağı

olarak önem kazanmıştır.

Uydular aracılığı ile yapılan araştırmalar sonucu ülkemizin 8200 megawatt gücünde bir rüzgar

enerjisine sahip olduğu belirlenmiştir.

Tüm ülkenin enerji ihtiyacı 28000 megawatt... Rüzgardan elde edilecek enerji,bu durunda hiç

de küçümsenmeyecek gibi görünüyor.

Bu çalışmada,hızla çoğalan dünya nüfusuna paralel artmakta olan elektrik enerjisi ihtiyacının

bir bölümünü de rüzgardan karşılayabilmek için dünyada ve Türkiye’de uygulanan rüzgar

enerji projeleri araştırılmıştır. Çok büyük bir hızda tüketilen,tahrip edilen doğal kaynaklar tabi

güzellikler ve beraberinde artan enerji açığı ele alınarak çevreyi kirletmeyen,diğer elektrik

üretim metotları ile (nükleer, termal,hidroelektrik vb.) rekabet edebilecek

“rüzgar”incelenmiştir. Bu potansiyel göz önüne alınarak rüzgar türbinlerinin yapım teknikleri

incelenmiştir.

2. RÜZGAR ENERJİSİ

2. l Rüzgar ve Oluşumu

Gerekli enerjisini güneşten alan bir ısı makinası olarak nitelendirilebilecek atmosferde, ısıl

potansiyel farklara sahip olan hava kütleleri, soğuk ve yüksek basınç alanı olan bir noktadan,

daha sıcak ve alçak basınç alanına hareket ederler. Isı enerjisinin kinetik enerjiye dönüştüğü

bu doğa olayındaki hava kütlesi hareketine, rüzgar adı verilir.

Rüzgarlar, sürekliliklerine göre bütün bir yıl boyunca esen sürekli rüzgarlar ve belli

zamanlarda esen harikeyn, tayfun, tornado ve girdaplar gibi süreksiz rüzgarlar olarak iki

grupta incelenebilir (Tablo 2.1). Alizeler, her mevsim kuzey ve güney yarım kürede 30°

enlem üzerinde bulunan yüksek basınç kuşağından, ekvator üzerindeki alçak basınç kuşağına

doğru eserler. Kontralize rüzgarları ise, atmosferin yükseklerinde alize rüzgarlarının ters

yönünde eserler ve oluşmalarının nedeni, ekvatorda ısınan hava kütlelerinin yükselmesi ve

ekvatordan uzaklaşacak şekilde hareket etmeleridir. Meltem rüzgarları, karaların denizlerden

ve dağların vadilerden daha çabuk ısınıp soğuması sonucu, üzerlerinde bulunan hava

kütlelerini etkilemesi nedeni ile oluşur. Gündüzleri; denizlerden, çabuk ısınan karalara doğru

deniz meltemleri, geceleri de; çabuk soğuyan karalardan, denizlere doğru kara meltemleri

eser. Deniz ve kara meltemleri, sahilden 40 km. içlere kadar etkili olurlar. Aynı şekilde,

gündüzleri, vadilerden çabuk ısınan dağlara doğru vadi meltemleri, geceleri de; çabuk

soğuyan dağlardan vadilere doğru dağ meltemleri eserler. Hareket halindeki bir hava

kütlesinin; yükseldikçe bir dağa çarparak her 100 metrede 0.5 °C soğuyarak yükselmesi, daha

sonrada dağın diğer yamacına her 100 metrede l °C ısınarak inmesine föhn rüzgarları adı

verilir.

Anadolu, kışın Sibirya yüksek basıncının etkisinde bir yüksek basınç alanı, Karadeniz ve

Akdeniz ise bir alçak basınç alanıdır. Bu nedenle; kışın rüzgarların karalardan denizlere doğru

esmesi beklenir. Yazın ise Anadolu güneyden gelen tropikal hava kütlelerinin etkisindedir ve

Kuzeybatı Avrupa üzerinde yerleşen yüksek basınç alanından, Basra alçak basıncına yönelmiş

rüzgarların etkisinde kalır. Yazın; eteziyen adı verilen ve kuzeybatıdan esen rüzgarlar,

Marmara ve Ege'yi etkiler.

Tablo 2.1 Genel olarak rüzgarın sınıflandırılması

Sürekli Rüzgarlar Süreksiz Rüzgarlar

Alize R. Kontr-

Alize R.Muson R.

Meltem R.

FöhnR. Siklon R. Antisiklon R Kara ve

Deniz

Meltemi

Dağ ve

Vadi

Meltemi

(Yenilenebilir enerji kaynaklan sempozyumu, İZMİR, 2001)

2.2 Rüzgar Enerjisinin Kullanımının Tarihçesi

İnsanoğlu yüzyıllar boyunca rüzgardan ve onun gücünden etkilenmiş. İlk kez M.Ö. 2800

yıllarında Mısır’lıların, kürek mahkumlarının gücüne ek olarak rüzgar enerjisini kullandıkları

biliniyor.Mısırlılar metrelerce uzunluktaki yelkenleri şişirip tonlarca ağırlıktaki gemileri

yüzdürmek için rüzgar gücünden yararlanmışlar. M.Ö. 1700'lerin başlarında Babil kralı

Hammurrabi, Mezopotamya'yı sulama konusunda rüzgar enerjisinden faydalanmak için çeşitli

planlar yapmış.

Yazılı belgeli tarihe geçen ilk yel değirmeni M.S. 644 yılına ait İran-Afganistan sınırındaki

Seistan'dadır. Yel değirmenleri, Çin'de M.S. 750-850 yıllarında pirinç tarlalarının

sulanmasında kullanılmıştır. İlk olarak Doğuda kullanılan düşey eksenli yel değirmenleri,

Batılılar tarafından geliştirilmiş ve yatay eksenli hale getirilmiştir. Yatay eksenli ilk yel

değirmeni örneği, 1180 yılında Hormandiya krallığı zamanına aittir.

Yatay eksenli ve mekanik enerji amaçlı yel değirmenlerinin gelişimi, ayaklı yel değirmeni

(Almanya), kule tipi yel değirmeni (Akdeniz Ülkeleri, Alaçatı ), döner çatılı Hollanda tipi yel

değirmeni (Hollanda) ve 1850 yılında Daniel Hallady tarafından rüzgar yönü yönlendiricisi

takılan çok kanatlı Amerikan tipi yel değirmeni olarak sıralanabilir.

1882 yılında NewYork'da elektrik santrali kurulmuş ve daha sonra da elektrik enerjisi

kullanımı yaygınlaşmıştır. İlk rüzgar elektriği de, Danimarkalı Profesör Paul La Cour

tarafından 1891 yılında üretilmiştir. Doğru akım elde eden Paul La Cour, elektroliz yoluyla

hidrojen gazı elde etmiş ve bu şekilde rüzgar enerjisini depolamış. 1918 yılı sonrasında büyük

şehirler elektriğe kavuşmuş ve dizel yakıtların ucuzluğu nedeniyle rüzgar enerjisini

değerlendirme çabalan, bir kenara bırakılmıştır. Rüzgar enerjisinin bu bir kenara itilmişliği,

enerji sıkıntısı nedeniyle 2. Dünya Savaşı'na kadar sürmüştür.

Rüzgar enerjisi kullanımının tarihsel gelişimine; 1942 yılında üretilen 17.5 m. pervane çaplı

ve 50 kW nominal güçlü Smidth rüzgar türbini ve 1957 yılında üretilen 24 m. pervane çaplı

ve 200 kW nominal güçlü Gedser rüzgar türbini verilebilir.

Rüzgarın enerji üretiminde kullanımı, 1970’li yıllardaki petrol krizinden sonra başlamıştır.

1980-1985 yıllarında Amerika’da toplam 1580 MW güce sahip rüzgar çiftlikleri kurulmuştur.

Kurulu güç değeri 1998 sonu itibariyle 1946 MW’a ulaşmıştır. Avrupa’da, Danimarka,

Hollanda ve Almanya’da kurulmaya başlanan rüzgar çiftlikleri hızla gelişmiş, 1991 yılında

yeniden düzenlenen enerji kanunu ile Almanya rüzgar enerjisinde 1. sıraya çıkmıştır.

Dünya’da kurulu gücün %60’ı Avrupa’da, %20’si Amerika’dadır. 1998 yılında eklenen 2100

MW’lık kapasite ile dünyadaki kurulu rüzgar gücü 9.600 MW’a ulaşmıştır.

Özellikle 1980'li yıllardaki gelişmeler sonucunda, seri olarak üretilen ve yaygın olarak

kullanılan rüzgar türbini nominal güçleri 600 kW, 750 kW, l000kW, 1500kW ve 2000kW'dır.

Gelecekte üretilecek rüzgar türbinlerinin nominal güçlerinin daha da artması beklenmelidir

2.2. Rüzgar Enerjisinin Özellikleri

Rüzgar enerjisinin kaynağı Güneştir. Güneşin,yer yüzeyine ve Atmosferi farklı derecede

ısıtmasından “Rüzgar” adı verilen hava akımı oluşur. Dünya yüzeyine ulaşan güneş

enerjisinin yalnızca %1-2’si rüzgar enerjisine dönüşür. Bu enerji miktarı oldukça büyüktür.

Yılda yaklaşık 30 milyon Twh (yani 1075’deki dünya enerji tüketiminin 500 katına eşit bir

değer) dir.

Rüzgar enerjisinin özellikleri genel olarak şunlardır.

Atmosferde bol ve serbest olarak bulunur.

Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır.

Enerji hızının küpü ile orantılıdır.

Yoğunluğu düşüktür.

Enerjinin depolanması,başka bir enerjiye çevrilmesi ile mümkündür.

Çevre kirliliği yaratmaz. (EİEİ,1992: 7)

2.3. Rüzgar Enerjisi Meteorolojisi

2.3.1. Rüzgar Verileri

Rüzgar,hız ve yön olmak üzere başlıca iki parametre ile belirlenir. Hızdaki ani dalgalanma ve

değişikliklere “Hamle” adı verilir. Rüzgar hamlesi ve diğer parametreler özel cihazlarla

ölçülür.

2.3.2. Rüzgar Belirtileri

Rüzgar oluşumuna yeryüzündeki farklı sıcaklık dağılımı neden olur.

Enlem,kara,deniz,yükseklik ve mevsimler sıcaklık dağılımını etkiler. Okyanus ve deniz

kıyısına sahip kara parçalarında sıcaklık farkı yüksek olduğu için rüzgar potansiyeli de

yüksektir.

Meteorolojik ve Topografik açıdan rüzgarın olabileceği yerler aşağıda sıralanmıştır.

1. Basınç Gradyanının yüksek olduğu yöreler.

2. Yağışların sürekli esen rüzgara paralel olduğu vadiler.

3. yüksek,engebesiz tepe ve platolar.

4. Yüksek basınç gradyanlı düzlükler ve sürekli rüzgar olan az eğimli vadiler.

5. Güçlü jeostrofik rüzgar alanlarının etkisinde kalan tepe ve zirveler.

6. Jeostrofik rüzgar ve termal gradyan alanına sahip kıyı şeritleri.

2.4. Rüzgar Enerjisi Uygulamaları

Rüzgar makineleri,rüzgarı kinetik enerjisini toparlayıp elektrik,mekanik veya ısı enerjiye

çeviren sistemlerdir. Rüzgar enerjisi uygulamalarını etkileyen en önemli faktörler şunlardır.

A. Uygulama Ortamının Özellikleri

a. Rüzgar Enerjisinden yararlanması öngörülen birimin büyüklüğü

(Konut,Çiftlik,Köy,Enterkonnekte şebeke)

b. Mevcut enerji kaynaklarının ulaşabilirliği (Enterkonnekte şebekenin

uzaklığı,konvansiyonel yakıtların temin olanakları ve maliyeti)

c. Uygulamanın yapılacağı yörenin rüzgar özellikleri.

d. Uygulamada yararlanılması öngörülen tüketicilerin şimdiki ve geleceğe ilişkin enerji

gereksinimlerinin tür ve miktarı.

e. Rüzgarı ikame edebilecek veya rüzgarla birlikte kullanımı mümkün diğer yeni ve

yenilenebilir enerji kaynaklarının durumu.

B. Uygulamada rüzgar enerjisi çevrim sistemini kullanımına ilişkin kısıtlar.

a. Ulusal enerji politikalarının yenilenebilir enerji kaynakları kullanımına ve ilgi araştırma

geliştirme çalışmalarına verdiği önem.

b. Rüzgar enerjisi çevrim sistemlerinin teknolojik gelişkinlik düzeyi.

c. İlgili uygulamanın gerektirdiği teknik bilgi birikimi ve personel mevcudiyeti.

d. uygulamanın maliyeti ve kaynak temini.

Rüzgardan elde edilen enerji üretildiği yerde tüketilmek veya enterkonnekte şebekeye

verilmek zorundadır. Rüzgar enerjisi çevrim sistemlerinin enerji üretimleri rüzgar

özelliklerine doğrudan bağlıdır. Bu nedenle rüzgar türbinleri sadece rüzgarlı yerlere

yerleştirilebilir. Çizelge 1.’de rüzgarlı bölgelerde rüzgar enerjisi üretim seçenekleri

özetlenmiştir. (Yavuzcan,1996: 8)

Sanayi ve tarım ürünleri üretimi

m Mekanik

Üretim

Elektrik

Elektrik

a . ) Küçük veya orta büyüklükte rüzgar türbinleri tarafından üretilen enerjinin yerel tabep

fazlası enterkonnekte şebekeye verilir.

Tarım Ürünleri Üretimi

Türbin Temini

Elektrik mekanik

Isıl Enerji üretimi

Türbin temini

Yerel Tüketim

Ülke ekonomisi olanakları

Enterkonnekte şebeke

Rüzgarlı Bölgeler

Ülke Ekonomisi Olanakları

Yerel TüketimRüzgarlı Bölgeler.

b . ) Ufak rüzgar türbinleri veya rüzgar dizel jeneretör sistemleri tarafından üretilen enerji

yerel olarak tüketilir.

c. ) Rüzgar çiftlikleri veya büyük rüzgar türbinleri tarafından üretilen enerji enterkonnekte

şebekeye verilir.

Türbin temini

Çizelge 1: Rüzgarlı bölgeler ve ülke ekonomisi arasında enerji ve ürün akış seçenekleri.

Tüketicilerin gereksindiği enerji tür (elektrik ,mekanik,ısıl) ve miktarı ile yörenin rüzgar

özellikleri kullanılacak rüzgar enerjisi tipi (tasarım hız ve gücü) ve sayısını belirleyecektir. Bu

kapsamda enerjinin mümkün olan en yüksek verim ile eldesi bu enerjinin kullanılabileceği

alanların en yaygın bir biçimde tespiti önem kazanmaktadır

3. DÜNYADA VE TÜRKİYE'DE RÜZGAR ENERJİSİ

3.1 Dünya rüzgar enerjisi potansiyeli

Rüzgar enerjisi yenilenebilir enerjiler arasındaki en gelişmiş ve ticari açıdan en elverişli enerji

türüdür. Tamamıyla doğa ile uyumlu olup hem çevreye zarar vermeyen hem de tükenme

ihtimali olmayan bir enerji kaynağıdır. Çevresel avantajları açısından da pek çok ülke, resmi

teşviklerle rüzgar enerjisini desteklemektedirler. Tüm bunların amacı, pazan harekete

geçirmek, maliyetleri düşürmek ve resmi teşviklerle şu an fosil yakıtların sahip olduğu haksız

üstünlüğü ortadan kaldırmaktır. Çeşitli ülkelerde pazaRI harekete geçirmeye yönelik farklı

politikalar izlenilmektedir. Rüzgar teknolojisinin araştırma ve geliştirme girişimlerine

verilecek destek bu teknolojinin elektrik enerjisi pazarında adil olarak rekabet edebilmesi ve

son yıllardaki başarısını sürdürmesi için son derece önemlidir.

Dünyada rüzgar santrallerinin kurulu gücü hızlı bir artış göstermektedir. 1995-2001 yıllan

arasında rüzgar türbini satışlarında yıllık %40'lık bir büyüme gerçekleşmiştir. 1990 yılında

dünyanın kurulu gücü 2160 MW iken 1994 yılında 3488 MW'a, 1995 yılında 4778 MW'a,

1996 yılında 6070 MW'a, 1997 yılında 7636 MW'a, 1998 yılında 10153 MW'a, 1999 yılında

13932 MW'a ve 2000 yılında 18449 MW'a çıkmıştır. (Tablo 3.1).

Dünya rüzgar enerjisinin toplam kurulu gücünün yaklaşık %74'ü Avrupa kıtasında, %15'i

Amerika kıtasında, %9'u Asya kıtasında ve kalan yüzdelik dilimde diğer kıtalarda bulunan

dünya ülkelerindedir (Tablo 3.2).

Enterkonnekte şebeke

Rüzgarlı Bölgeler

Ülke ekonomisi

olanakları

Elektrik

Avrupa'da en büyük kurulu güç Almanya'da olup, onu İspanya, Danimarka, Hollanda,

İngiltere, İtalya, Yunanistan ve İsveç izlemektedir (Tablo 3.3). Amerika kıtasında en büyük

kurulu güç Amerika Birleşik Devletleri'nde olup onu çok geriden Kanada takip etmektedir

(Tablo 3.4). Asya'da Hindistan, Çin ve Japonya rüzgar santrallerine önem vermektedir (Tablo

3.5).

Son on beş yıldır Amerika'da yeni bir rüzgar endüstrisi doğmuştur. 1982-1992 yılları arası

California'da yaklaşık 15000 rüzgar türbini kurulmuştur. 370 MW gücündeki Kenetech

Rüzgar Çiftliği dünyanın en büyük rüzgar santralidir. 8160 hektar alan kaplayan bu çiftlikte

100 kW 'lik 3500 adet ve 300-400 kW 'lık 40 adet türbin bulunmaktadır.Ancak kısa zaman da

bu türbinlerden daha modernleri geliştirilmiştir. Avrupa'da rüzgar teknolojisi hızla

gelişmektedir 1995 yılında yeni türbinler 600 kW güçte iken bugün geliştirilen türbinlerin

gücü 2 MW' tır. Almanya yaptığı atakla 1998 sonunda rüzgar kurulu gücünü 2875 MW'a

çıkarmış, kurulu gücü 1820 MW 'ta kalan ABD yi geçmiş ve birinciliği elde etmiştir.

Avrupa'da şu anda 12 MW 'lık deniz üstü rüzgar santrali çalışır durumdadır ve deniz üstü

kurulu gücün kısa zamanda 180 MW ‘a cıkarılması planlanmıştır. 2030 yılında rüzgar kurulu

gücünün deniz üstü payının % 25’den az olmayacağı beklenmektedir.

Teknolojik gelişimle rüzgar türbinlerinin ünite güçleri arttırılırken son beş yıl içerisinde

fiyatları düşürülmüştür. Karada kurulan türbinlerin birim fiyatları 1600-1800 dolar/kW'a

kadar çıkabilmekte ise de ABD iç piyasasında 750 dolar/kW düzeyine inildiği

belirtilmektedir.

Tablo 3.1 1994-2000 Yıllan Arası Dünya Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü

YIL KURULU GÜÇ (MW)YILLARA GÖRE ARTIŞ

MİKTARI (%)

1994 3488 -

1995 4778 37

1996 6070 27

1997 7636 26

1998 10153 33

1999 13932 37

2000 18449 32

(Rüzgar enerjisi sempozyumu , 2001)

Tablo 3.2 Dünya Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücünün Kıtalara Göre Dağılımı

KITALAR KURULU GÜÇ (MW) ARTIŞ MİKTARI

(%) 1999 2000

AMERİKA 2667 2847 6,7

AVRUPA 9737 13630 40

ASYA 1376 1728 25,6

OECD-ASYA 50 70 40

AFRİKA 64 137 140,6

DİĞER 37 37 0

TOPLAM 13932 18449 32,4

(Rüzgar enerjisi sempozyumu,2001)

Tablo 3.3 Avrupa Kıtası Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü Dağılımı

ÜKLELERKURULU GÜÇ (MW)

1999 2000

AVUSTURYA 34 69

BELÇİKA 11 19

DANİMARKA 1738 2341

FİNLANDİYA 39 39

FRANSA 25 63

ALMANYA 4442 6107

YUNANİSTAN 158 274

İRLANDA 74 122

İTALYA 277 424

LÜKSEMBURG 6 6

HOLLANDA 433 473

NORVEÇ 13 13

PORTEKİZ 61 111

İSPANYA 1812 2836

İSVEÇ 220 265

İSVİÇRE 3 3

TÜRKİYE 9 19

İNGİLTERE 362 425

DİĞER 20,9 21,6

TOPLAM 9737 13630

(Rüzgar enerjisi sempozyumu, 2001)

Tablo 3.4 Amerika Kıtası Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü Dağılımı

ÜLKELER

KURULU GÜÇ (MW)

1999 2000

ARJANTİN Ϊ5 16

BREZİLYA 22 22

KANADA 126 139

KOSTARİKA 50 51

MEKSİKA 2 2

AMERİKA 2445 2610

DİĞER 7 7

TOPLAM 2667 2847

(Rüzgar enerjisi sempozyumu, 2001)

Tablo 3.5 Asya Kıtası Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü Dağılımı

ÜLKELERKURULU GÜÇ (MW)

1999 2000

ÇİN 262 352

HİNDİSTAN 1035 1220

JAPONYA 68 142

DİĞER 11 14

TOLPAM 1376 1728

(Rüzgar enerjisi sempozyumu, 2001)

Tablo 3.6 OECD-Asya Kıtası Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü Dağılımı

ÜLKELER

KURULU GÜÇ (MW)

1999 2000

AVUSTURALYA 10 30

YENİ ZELLANDA 35 35

PASİFİK ADALARI 5 5

TOPLAM 50 70

(Rüzgar enerjisi sempozyumu, 2001)

Tablo 3.7 Afrika Kıtası Rüzgar Enerjisi Kurulu Gücü Dağılımı

ÜLKELER

KURULU GÜÇ (MW)

1999 2000

MISIR 36 69

MOROCCO 13 54

TUNUS 11 11

DİĞER 4 4

TOPLAM 64 138

(Rüzgar enerjisi sempozyumu, 2001)

Tablo 3.8 Dünya Rüzgar Enerjisi 2000-2005 Kurulu Gücü Tahminleri

KITALAR

KURULU GÜÇ (MW)

2000 2001 2002 2003 2004 2005

AMERİKA 2847 4287 5237 6437 7537 8737

AVRUPA 13630 17380 22215 27525 33525 40575

ASYA 1728 2088 2618 3298 4128 5208

DİĞER 244 364 634 1059 1609 2409

TOPLAM 18449 24119 30704 38319 46799 56929

(Rüzgar enerjisi sempozyumu, 2001)

Ana Sayfa

Kurumsal

o Hakkımızda

o Kurumsal

o Misyonumuz

o Vizyonumuz

o Tarihçe

o Yönetim Kurulu

o Tüsem

o Aram

o İnsan Kaynakları / Danışmanlık

o Faaliyet Raporları

Haberler

o Tütev'den Haberler

o Şubelerden Haberler

Eğitimler

o Teknik Eğitimler

3D Studio Max

Ansys

Autocad

Catia

Hakediş, Metraj Ve Keşif

Java

Mapinfo

Netcad

PHP

Probina Orion

PLC

SAP2000

SolidWorks

WEB Programlama

WEB Tasarım

X-Steel

o PCM

o Genel İngilizce

o KPDS - ÜDS

o Conversation Clup

o Rusça

o Ney

o Gitar

o Diksiyon

o Mud Logging

AB Projeleri

Sektörler

o Bilişim

Çalıştaylar

Haberleri

Faaliyetler

o Yapı

Haberleri

Çalıştaylar

Faaliyetleri

o Enerji

Seminer

Çalıştaylar

Haberleri

Faaliyetler

Tütev Enerji Bülteni

o Tarım

Haberleri

Çalıştaylar

Faaliyetler

Yayınlarımız

o Tütev Teknik Dergisi

o Kitaplarımız

Makale ve Paneller

o Makaleler

o Paneller

İletişim

o Genel Merkez

o Tütev Şubeleri Listesi

o Web Sitesi Olan Şubelerimiz

o Afyon Tütev

o Çorum Tütev

o Denizli Tütev

o İzmir Tütev

o Samsun Tütev

o Ostim Tütev

o Kayseri Tütev

Rüzgar Enerjisi Santralleri

Derleyen : Asiye GÜNAL, Proje Mühendisi, Tütev Enerji Üyesi

   İnsanlığın en önemli vazgeçilmez gereksinimlerinden birisi enerjidir. Bugün kişi başına enerji tüketimi kalkınmışlığın ölçüsü olarak kullanılmaktadır. Bilindiği gibi yeryüzünde mevcut bütün enerji kaynaklarının kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülmesi o kaynağın kendine özgü niteliği, zenginliği ve cinsine göre değişmektedir. Bu kaynakların kimine ulaşmak için çok büyük masrafları göz önüne almak gerektiği gibi hiçbir maliyet gerekmeden ulaşılabilen kaynaklar da mevcuttur, ancak bu kaynakların her birini işlemek için ayrı bir yol ve her bir yolun da ayrı bir maliyeti mevcuttur.

     Elektrik enerjisi, sanayileşme, nüfus artışı ve tüketim malzemelerinin çeşitlenmesi neticesinde tüketimi hızla artan, en önemli enerji kaynaklarından biridir. Ülkemizin elektrik enerjisi ihtiyacı, ekonomik büyüme, nüfus artışı gibi nedenlerden dolayı artmaktadır.

      2000 yılı için 134 Milyar kWh olan Türkiye Elektrik Enerjisi Brüt Talebinin,

     2005 yılı için 200 Milyar kWh,

     2010 yılı için 290 Milyar kWh,

     2020 yılı için 547 Milyar kWh'a yükseleceği tahmin edilmektedir.

    Türkiye'nin elektrik enerjisi üretebilmesi için gerekli yakıt kaynakları az, kalite seviyesi dünya standartlarının altındadır. Hidroelektrik enerji belirli bir kullanılabilir potansiyel oluşturmakta, fakat yatırım süresi uzun olduğundan hemen devreye alınamamaktadır. 

   Türkiye'de elektrik enerjisi tüketiminin yılda sadece ortalama % 8 oranında artması durumunda, talebin karşılanabilmesi için 2010 yılındaki kurulu gücün 65000 MW olması gerekmektedir. Türkiye'nin Kurulu gücü 2007 sonu itibariyle 41000 MW olup, bu durum 24000 MW seviyesinde yeni yatırım ihtiyacı doğurmaktadır.

 Bu durumda petrol ithalatı:

     2000 yılında 60 Milyon ton

     2005 yılında 89 Milyon ton

     2010 yılında 122 Milyon ton'a ulaşmaktadır.

    Dünya'daki petrol rezervlerinin yaklaşık 40 yıllık ömrü olduğu hesaplanmakta, böylece ilerleyen yıllarda fiyat artışına paralel olarak daha fazla kaynak ayrılması gerekmektedir. 

    Türkiye'nin, hızla artmaya devam eden elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayabilmesi ekonomik, ithal yakıt bağımlılığını azaltan, kısa sürede devreye alınabilen, çevreye en az zarar veren, temiz enerji üretimine yönelebilmesi için önünde önemli stratejik imkânlar bulunmaktadır.

  Rüzgâr enerjisinin kaynağı Güneş'tir. Güneş Dünya'ya saatte 100.000.000.000.000 kWh enerji göndermekte, bunun sadece %1-2'si Rüzgâr enerjisine dönüşmektedir. Dünya'da Rüzgâr enerjisindeki teknolojik gelişim, üretim maliyetlerini hızla aşağıya çekmektedir. Bugün Rüzgâr rejiminin iyi olduğu santraller termik ve nükleer enerji santralleri ile üretim maliyeti yönünden rekabet edebilir düzeydedir.

    Öte yandan konvansiyonel ve nükleer enerji tesislerinin çevrede yarattığı tahribatların bertaraf edilebilmesi için gerekli yatırımlar dikkate alındığında, ortalama 5 cent/kWh'lık bir "harici maliyetin" dikkate alınması gerekli olmaktadır. Harici maliyet, halk sağlığına ve doğaya verilen zararın telafi edilebilmesi için gereken teknolojik yatırım tutarıdır.

 Rüzgâr enerjisi ile elektrik üretimi metodu;

     - Asit yağmurlarına yol açmayan

     - Atmosferik ısınmaya yol açmayan

     - CO2 emisyonunu azaltan

     - Fosil yakıt tasarrufu sağlayan

     - Radyoaktif etkisi olmayan

     - Hammadde sıkıntısı olamayan

     - Sürekli ve sonsuz bir enerji kaynağı

     - Ekonomik üretimi sağlayan, teknolojik gelişimi hızlı

     - Döviz kazandırıcı, dışa bağımlılığı olmayan

     - Kısa sürede devreye alınabilen ve tevsi edilebilen

yönleri ile ülkemize önemli katkısı olabilecek yüksek teknoloji ürünü bir güç kaynağı durumundadır.

   Önemli bir bölümünün dünyanın düzenli ve etkin Rüzgârlar alan bir bölgesinde bulunması nedeniyle Türkiye'nin kendi kendisini yenileyebilen ve çevre dostu bir enerji olan Rüzgâr enerjisi kullanımını yaygınlaştırması, ekonomik ve çevresel açılardan ülkemize avantajlı bir ortam yaratacaktır. Ülkemizin coğrafi özellikleri, kıyı şeritleri, dağ, vadi yapıları, ayrıca EİE İdaresi ve Devlet Meteoroloji İşletmeleri Genel Müdürlüğü tarafından yapılan Rüzgâr ölçümleri sonuçları, Türkiye'de Rüzgâr enerjisinin önemle dikkate alınması gereken bir kaynak olduğunu göstermektedir.

    Başta Almanya olmak üzere Danimarka, Hollanda, İspanya gibi belli başlı Avrupa ülkelerinin temiz enerji kaynağı olan Rüzgâr Enerjisinden daha fazla faydalanılması maksadıyla yatırımları ve araştırma geliştirme faaliyetlerini destekledikleri ve Rüzgâr Enerjisi Santrallerinin de en çok bu ülkelerde tesis edildiği görülmektedir. En temiz enerji kaynaklarından biri olan Rüzgâr enerji santralleri ile ilgili bazı fotoğraflar, Şekil 1.'de, Türkiye Rüzgâr Atlası Şekil 2.'de, Türkiye geneli Rüzgâr enerjisi potansiyeli Tablo 1.'de verilmiştir.

 

   

   

   

Şekil 1. Rüzgâr Enerji Santrallerinden Görünüm

 

Şekil 2. Türkiye Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli Atlası (Rüzgâr Hızı Haritası)

 

Rüzgâr Hızı (m/s)

Rüzgâr Güç Yoğunluğu

(W/m²)

Toplam Alan (km²)

Rüzgârlı Arazi Yüzdesi

Toplam Kurulabilecek Güç

Miktarı (MW)

6,5 - 7,0 300 - 400 16 781,39 2,27 83 906,96

7,0 - 7,5 400 - 500 5851,87 0,79 29 259,36

7,5 - 8,0 500 - 600 2598,86 0,35 12 994,32

8,0 - 9,0 600 - 800 1079,98 0,15 5 399,92

≥ 9,0 ≥ 800 39,17 0,01 194,84

Toplam 26 351,28 3,57 131 756,40

Tablo 1. Türkiye Geneli Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli

     Rüzgâr Atlası çalışmaları ülkemizin, Ege Denizi kıyılarının, Avrupa kıtası kuzey sahilleri ve İngiltere adalarının Rüzgâr enerjisi potansiyeline yakın düzeylerde mükemmel Rüzgâr olduğunu göstermektedir.

     Son yıllarda enerji talebinin her yıl % 8 olarak arttığı ülkemizde enerji açığını kapatmak için senelik 2500 MW yatırıma ihtiyaç vardır. Hidroelektrik santraller 4-5 senede, nükleer santraller ise 6-7 senede devreye girebilmektedir. Doğal gaz santralı 1,5-2 yılda devreye alınabilmekte, fakat bu sefer de hammadde temininde problem olabilmektedir. Ancak Rüzgâr Santralleri kapasitelerine bağlı olarak yaklaşık 1 yıl gibi kısa sürelerde devreye alınabilmektedir.

     Rüzgâr enerjisi uygulamaları yaygınlaştıkça 5-6 yıl gibi çok kısa sayılabilecek bir sürede Türkiye'nin enerji ihtiyacının yaklaşık  %15' ini karşılanabilecektir. Elektrik üretiminde

Rüzgâr enerjisi:

- Kendisini yenileyebilme özelliğinin ve temiz bir enerji kaynağı olmasının ötesinde,

- Gerekli tesislerin kısa sürede devreye alınabilmesi,

- Hammadde gereksinimi olmaması,

- Kolaylıkla kapasite artırımı sağlanabilmesi,

- Yüksek teknoloji transferi sağlaması

gibi sebeplerle, dünya'da en hızlı gelişen enerji üretim sektörü durumuna gelmiştir.

       Yüksek hızda çalışmanın nedenlerini ise şu şekilde sıralamak mümkündür:

1. Eşit çaptaki yüksek hızlı bir Rüzgâr türbini, düşük hızlı türbinden daha hafif olması dolayısıyla daha

ucuzdur.

    2. Dönme hızları yüksek olduğu için gerekli çevrim oranı daha düşüktür. Bu nedenle dişli kutusu daha hafiftir. 

     3. Elektrik jeneratörlerinin çalışmaya geçmesi için gerekli başlangıç torku küçüktür. Hızlı bir Rüzgâr rotorunun başlatma torku çok küçük de olsa, jeneratörü kolaylıkla harekete geçirir. Dolayısıyla yüksek hızlı Rüzgâr türbinleri bu kullanım için son derece uygundur.

   Sistemde kullanılan türbin kanatları değişken açılı olacaktır. Bazı tasarımlarda rotor frenlendiğinde açıyı artıran özel bir regülatör kullanılarak başlatma kolaylaştırılır. 

 Rüzgâr rotoru kuleye up-wind (Rüzgârı önden alan) veya down-wind (Rüzgârı arkadan alan) olarak yerleştirilir. Birinci durumun avantajı kalkış etkisinden kaçınılması, ikinci durumun avantajı ise başlangıç torku düşük olduğu için yön bulma motorunun gücünün azalmasıdır.

 Rüzgâr-elektrik sisteminin temel bileşenleri Şekil 3.'de gösterilmiştir. Hareketli havadan mekanik enerji şeklinde elde edilen enerji, uygun bir kaplin ve dişli kutusu içeren mekanik aktarıcı yoluyla elektrik jeneratörüne aktarılır. Jeneratörden elektrik çıkışı, uygulamaya göre bir yüke ya da güç şebekesine bağlanır.

 

Şekil 3. Rüzgâr Elektrik Sisteminin Bileşenleri

     Bu tür sistemde kullanılan kontrol cihazı, bir ya da daha fazla noktada Rüzgâr hızı ve yönü, mil hızları ve torkları (döndürme momenti), çıkış gücü ve gerekliyse jeneratör sıcaklığını algılayarak kanat açısı kontrolü, yön kontrolü (sadece yatay eksenli makinelerde) yapar ve Rüzgâr enerji girişi ile elektrik çıkışını eşlemek amacıyla

jeneratör kontrolü için uygun sinyalleri üretir. Ayrıca kuvvetli Rüzgâr sonucunda oluşan aşırı koşullardan, elektriksel arızalardan, jeneratör aşırı yüklenmesi gibi koşullardan sistemi korur. Rüzgâr-elektrik sistemlerinde

Rüzgârdan alınabilen güçten elektriksel güç çıkışına kadar olan tüm dönüşüm verimi %25-35 aralığındadır. 

Tipik Türbin Yapısı Şekil 4.'de verilmiştir.

 

 Şekil 4. Tipik Türbin Yapısı

Copyright © 2009 ---.

All rights reserved.

Joomla template created with Artisteer by Ahmet KOYLU.