Küçük ve Orta Ölçekli Rüzgar Türbinleri

23 Temmuz 2009

Bu yazımızda yurtdışında kurulan rüzgar elektrik sistemlerinde yaygın olarak kullanılan küçük ve orta büyüklükteki rüzgar türbinlerinden bazılarının fiyatları, teknik özellikleri ve teknik özelliklerin ne anlama geldiği hakkında sizi bilgilendirmeye çalışacağız.

Aşağıda, dünyadaki rüzgar enerjisi uygulamalarında en sık tercih edilen uluslararası markalara ait türbinler bulunmaktadır. Birinci tabloda  1 - 3 KW arasındaki nominal çıkış güçlerine sahip türbinlere, altındaki ikinci tabloda da 6 -75 KW nominal çıkış gücündeki türbinlere ait teknik özellikler verilmiştir. Tablodaki teknik özelliklerin ne ifade ettiğini anlamak türbin seçimini daha sağlıklı yapmanızı sağlayacaktır. Biz de size yardımcı olması açısından teknik özelliklerin kısa açıklamalarını da vereceğiz.

Kanat tarafından süpürülen alan: Bir kanadın uzunluğunu yarı çap olarak göz önüne alıp hesapladığımız çember alanıdır. Bu alana rüzgar kolektör alanı da denmektedir ve ortalama rüzgar hızından sonra rüzgar türbininden elde edeceğiniz enerjiyi belirleyen en önemli faktördür. Bütün diğer parametreler sabit kalmak şartıyla, ne kadar büyük bir kanat seçerseniz, enerji üretiminiz de o kadar yüksek olur.

Kanat çapı: Kanat tarafından süpürülen alanla direkt olarak bağlantılıdır. Kanat çapının büyüklüğü rüzgar türbininin enerji üretimini direkt olarak etkiler. Kanat çapındaki %20'lik bir artış, enerji üretiminde %58'lik bir fazlalığa denk gelir.

Kule üstü ağırlığı: Türbin kulesi seçiminde rüzgar türbin ağırlığı önemli bir etkendir. Ağır bir rüzgar türbini, sistem sağlamlığının da bir göstergesi olabilir.

Yıllık enerji üretimi: Farklı ortalama rüzgar hızlarında rüzgar türbininin üretebileceği enerjiyi KWH cinsinden verir. Bu değerler sayesinde kurulum noktanızda yıllık ortalama ne kadar enerji üretebileceğinizi hesaplayabilirsiniz. Aşağıdaki tablolarda verilen yıllık ortalama üretim miktarları üretici kataloglarından alınmıştır. Sizin kurulum noktanızdaki üretim değerleri tablodakilerden farklı olabilir. O yüzden tüketim miktarınıza göre rüzgar türbini seçimi yaparken, tüketim miktarınızdan %15 - 20 daha fazla üretim yapabilecek bir türbini tercih ediniz. Ayrıca deniz seviyesinden 500 m ve daha üstü yükseklikteki bir kurulum noktası için bu değerlerin hava yoğunluğu katsayısıyla düzeltilmesi gerekir.

Nominal çıkış gücündeki tur sayısı (tur/dakika): Türbinin nominal çıkış gücünde türbin kanadının dakikadaki tur sayısıdır. Bu parametrenin rüzgar türbinlerinde iki önemli faktörle ilişkisi vardır; dayanıklılık ve gürültü. Daha düşük dönme hızına sahip bir türbin, rotasyonel hareketten kaynaklanan yıpranmalar az olacağı için daha dayanıklı olur. Ayrıca dönüş hızı daha düşük olan türbinler daha sessiz çalışırlar. Bu parametreyle ilgili dikkat edilmesi gereken bir husus; daha düşük dönüş hızlarına sahip bir türbin daha az enerji üretmez. Aynı şekilde daha yüksek tur sayılarına sahip türbinler daha yüksek miktarlarda enerji üretmezler. Her iki durumda da rüzgardan mümkün olan en yüksek enerjinin alınması için alternatör ve türbin dönüş hızları birbirlerine eşlenmişlerdir.

Kullanılan sistem: Yüksek rüzgar hızlarında, türbinin zarar görmemesi için fazla enerjiyi atan sistemdir. Bazı türbinler kanatlarını yukarı ya da kenarlara doğru eğer veya sararlar (kenar sarma). Bazı rüzgar türbinleri bu işlemi belli bir açıya göre yaparlar. Kanat yunuslama denilen bu sistemde kanatlar optimum açıdan farklı bir açıya getirilir. Böylece türbinin daha az enerji üretmesi sağlanır. Kanat yunuslama metodu, türbinin aşırı rüzgar hızlarında korunmasında kullanılan daha güvenilir bir metottur. Bu metodu kullanan türbinler daha fazla sayıda, daha karmaşık hareketli parçalara sahip oldukları için, sarma metodunu uygulayan türbinlere göre daha pahalıdırlar.      

Nominal çıkış rüzgar hızı: Rüzgar türbinin nominal çıkış gücüne ulaştığı rüzgar hızıdır.

Kapatma mekanizması: Kullanılan sistemden farklıdır. Türbinin bakım için, acil durumlarda ve enerjiye ihtiyacı yokken kapatılması için kullanılan metottur. Bir çok küçük rüzgar türbin modeli kapatma için mekanik bir yönteme başvurmazlar. Bunun yerine, dinamik frenleme kullanırlar. Bu metotta sarımlar elektriksel olarak kısa devre edilir. Fakat bu yöntem, özellikle aşırı hızlı rüzgarlarda pek işe yaramaz. Bu yüzden mekanik frenleme metodu dinamik frenlemeden daha güvenilirdir. Yüksek kalitede pahalı rüzgar türbinleri genelde kendine has özel kapatma mekanizmalarına sahiptir.

Aküsüz şebekeye bağlantı: Rüzgar türbininin maliyet bakımından daha kazançlı bir metot olan şebekeye bağlantılı bir şekilde çalışıp çalışmadığını gösterir. Batarya şarjında kullanılan türbinlerin hepsi çıkışını şebekeye senkronize edebilen bir batarya tabanlı inverter üzerinden şebekeye bağlanabilir. Fakat bu durum, verim düşüklüklerine, kayıplara ve ilave maliyetlere sebep olur.  

Batarya gerilimleri: Batarya şarj türbinleri için listelenmiştir. Bu değerler sayesinde batarya grubunuza en uygun türbini seçebilirsiniz. Günümüzde kullanılan bütün moderne bataryalı sistemler 48 Volt ile tasarlanmaktadır.

Dahili kontrol: Türbini aldığınızda, beraberinde bir regülatörün, boşaltma yükünün ve sayacın verilip verilmediğini gösterir. Bu malzemeler yüksek maliyetlidir. O yüzden sisteme dahil değillerse bunları da hesaba katmanız gerekir.

Fiyat: Türbinlerin ve dahili kontrol parçalarının ABD doları cinsinden satış fiyatıdır. Bu fiyatlar ABD ve Avrupa piyasalarındaki ortalama satış fiyatlarıdır. Bu sistemlerin Türkiye'deki satış fiyatları daha farklı olabilir. Rüzgar türbini rüzgar elektrik sisteminin bileşenlerinden birisidir ve çoğunlukla bu sistemdeki en pahalı bileşen değildir. Kulenin, bataryaların yada inverterin fiyatı türbin fiyatını geçebilir.  

Garanti: Üreticinin ürününe duyduğu güvenin bir göstergesidir. Garantiye nelerin dahil olduğu önemlidir. Genellikle ekipman garanti kapsamı içindedir, işçilik dahil edilmez. 5 yılın altında garanti veren firmaların bir çoğu, ilave bir ücret karşılığında bunu 5 yıla çıkartabilirler.   

TABLO -1 1 - 3 KW ARASI TÜRBİNLER

TABLO - 2 6 - 75 KW ARASI TÜRBİNLER