Rüzgar Türbinleri Dişli Kutularından Kurtuluyor

Rüzgar türbini üreticileri türbinlerde en çok problem çıkartan parça olan dişli kutusunu devreden çıkartmanın yollarını arıyorlar. Hem Siemens hem de GE dişli kutusu olmayan doğrudan tahrikli (direct – drive) rüzgar türbinlerinin araştırma – geliştirmesine yatırım yapıyorlar. Rüzgar türbin endüstrisinin devleri yıllardır endüstri standardı olan dişli kutuları ve generatörlerini güvenilirliğini arttırmak, maliyetleri düşürmek için terk etmenin yollarını arıyorlar.

Siemens geleneksel yüksek hızlı generatörünün yerine düşük hızlı generatör kullandığı ve böylece dişli kutusu gereksinimini ortadan kaldırdığı doğrudan tahrikli ·3 MW’lık rüzgar türbinini piyasaya sürdü. GE de off – shore uygulamalarında kullanılmak üzere 4 MW’lık doğrudan tahrikli rüzgar türbininin geliştirilmesi için 340 milyon Avroluk bir yatırım kararı aldı.

Piyasadaki genel kanıya göre doğrudan tahrikli rüzgar türbinlerine geçişin en büyük tetikleyicisi dişli kutularında sık rastlanan arızalar. Fakat dişili kutusu arızalarının abartıldığını iddia edenler de var. Bazılarına göre ise doğrudan tahrikli rüzgar türbinlerine geçişin en önemli nedeni düşük maliyetle enerji üretmek. Siemens de bu savı destekliyor. Siemens’e göre doğrudan tahrikli rüzgar türbinleri, dişli kutulu rüzgar türbinlerine göre maliyet bakımından daha avantajlı olacak.

Şu anda kullanılmakta olan konvansiyonel rüzgar türbinlerinde dişli kutusunun görevi rüzgar tarafından döndürülen rotorun hızını birkaç katına çıkarmak, böylece gerekli olan generatör çapının düşük tutulmasını sağlamaktır. Doğrudan tahrikli rüzgar türbinlerinde ise generatörün dönüş hızı rüzgar türbin kanatlarının dönüş hızına eşittir. Bu yüzden generatörün büyüklüğü arttırılmıştır. Siemens’in 3 MW rüzgar türbininde generatör çapı 4 metrenin üzerindedir. Buna rağmen Siemens’in iddiasına göre bu türbinin naselinin ağırlığı 73 ton, yani bir alt modeli 2.3 MW  türbinin nasel ağırlığından 12 ton daha azdır.

Bu ağırlık düşüşünün en önemli sebebi generatörde doğal mıknatısların kullanılmasıdır. GE de aynı teknolojiyi denemektedir. Dişli takımına sahip geleneksel rüzgar türbinlerinde ise generatörün kendisi tarafından beslenen elektromagnet – bakır sargılar kullanılmaktadır.

Siemens’in generatör tasarımında yaptığı bazı değişiklikler de rüzgar türbin ağırlığının düşmesini sağlamıştır. Mesela, halka şeklindeki durağan bir stator içinde dönen doğal mıknatıslarla kaplı çelik bir rotor yerine Siemens iç kısımlarında doğal mıknatısların bulunduğu çelik silindir şeklinde rotorlar kullanmaktadır ve bu rotor kolon şeklindeki stator etrafında dönmektedir. Firma deneme amacıyla Danimarka’da bir adet prototip kurmuştur, on tanesi de yoldadır. 2011 yılında seri üretime geçmeyi planlamaktadırlar. Bu konuda GE de geçen sene satın aldığı Norveç ScanWind firmasının teknolojisini kullanmaktadır. Norveç’de bir adet prototip üretimi gerçekleştirilmiş, 2012 yılında seri üretime geçmeyi planlamaktadırlar. Amerikan Boulder Wind Power firması da doğrudan tahrikli 1.5 MW’lık rüzgar türbinleri üzerindeki ar-ge faaliyetlerini son aşamaya getirmiştir.

NREL’in rüzgar türbinlerinde görülen dişli kutusu arızalarıyla ilgili bir araştırma çalışması mevcuttur. Bu çalışmaya göre ABD merkezli Clipper Windpower firması New York yakınlarında kurduğu bir rüzgar çiftliğinde kurulumun hemen ardından dişli kutusu sorunları yaşamaya başlamıştır. İngiltere’de Kentish Flats bölgesinde Vestas’ın kurduğu bir rüzgar santralinde, henüz iki yıl geçmeden 30 rüzgar türbininde dişli kutusu arızası yaşanmıştır. NREL’in raporuna göre rüzgar türbinlerinin hemen hemen tamamı 20 yıllık servis ömürlerinde en az bir kere dişli kutusu arızasıyla karşılaşmaktadır.

Buna karşılık Siemens dişli kutularının güvenilir olduğunda ısrar etmektedir. Siemens’in tuttuğu istatistiklere göre 1983 – 1989 yılları arasında firmanın ABD’de kurduğu rüzgar türbinlerinin büyük bir çoğunluğu hala orijinal dişli kutularıyla çalışmaya devam etmektedir. Fakat firma doğrudan tahrikli rüzgar türbinlerinin daha güvenilir olduğunu düşünmekte ki bu teknolojiye yatırım yapmaktadır. Çünkü Siemens’in geliştirdiği doğrudan tahrikli rüzgar türbinlerinde konvansiyonel rüzgar türbinlerine göre yarı yarıya daha az parça bulunmaktadır. Bu aynı zamanda maliyet avantajı da getirmektedir.

Bunların yanı sıra doğrudan tahrikli rüzgar türbinlerini gelecekte bekleyen en büyük tehlike doğal mıknatısları üretmek için doğada az bulunan metallere ihtiyaç duyulmasıdır.