Rüzgâr Enerjisi: Rüzgâr Türbinleri Nasıl Çalışır?

Sürdürülebilirlik
02 Şubat 2024 - Yazar : Aydem+
Bu yazının içinde neler var?

Enerji, doğanın bize armağanı olan muazzam bir kaynaktır. Ancak, enerji arayışımızda bazen büyük kaynakları gözden kaçırıyoruz. Bu kaynaklardan biri de rüzgârdır. Rüzgâr enerjisi, doğanın esintilerini dönüştürerek günlük ihtiyaçlarımızı karşılamamıza yardımcı olur. Tıpkı hafif bir esintinin uçurtmayı yükseğe taşıdığı gibi dev türbinler vasıtasıyla elektrik üretmek için rüzgârın gücünden faydalanmak mümkün. Ancak rüzgâr enerjisi sadece bir türbinin dönmesinden ibaret değildir, aynı zamanda doğanın bize sunduğu sınırsız enerji kaynağını keşfetme yolculuğunun da bir parçasıdır. 

 


Peki bu devasa türbinler ne işe yarar? Gelin rüzgâr enerjisinin temel prensiplerini ve türbinlerin gizemli dünyasını birlikte keşfedelim.

 

Rüzgâr Enerjisi Nedir? Nasıl Elde Edilir?

Rüzgâr enerjisi, atmosferdeki hava hareketlerinden kaynaklanan kinetik enerjinin türbinler aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülmesiyle elde edilen sürdürülebilir bir enerji formudur. Kısaca atmosferdeki rüzgârın elektrik enerjisine dönüştürülmesiyle elde edilir. Süreç ise genellikle yüksek yerlere yerleştirilmiş ve büyük kanatları olan türbinler aracılığıyla gerçekleşir. Rüzgâr türbinlerinin dönen kanatları, rüzgârın etkisiyle hareket eder. Bu dönüş hareketi, türbine dahil olan jeneratörü çalıştırır, böylece mekanik enerji elektriğe dönüşür. Ardından, elde edilen elektrik enerjisi, elektrik şebekesine iletilir. Bu yöntem, fosil yakıtlara dayanmayan, karbon emisyonlarını en aza indiren, doğanın enerji potansiyelinden yararlanan çevre dostu enerji üretim yöntemidir. Dolayısıyla rüzgâr enerjisi, günümüzdeki enerji dönüşümü çabalarında temiz geleceği desteklemeye yönelik  önemli rol oynar. Rüzgâr enerjisi üretimin en ideal yolu olan türbinler, genellikle rüzgâr açısından zengin alanlara yerleştirilir. Ancak ev tipi modeller güneş enerjisi sistemleri ile birlikte çalışarak ev elektriğine daha fazla katkı sağladığından geniş alanda kullanım  imkânı sunar.

 

Rüzgâr Türbinleri Nedir?

Türbinler, rüzgâr enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılan devasa yapılar olarak tanımlanır. Tipik rüzgâr türbini, yüksek direğe monte edilmiş üç veya daha fazla uzun kanattan oluşur. Rüzgâr türbini boyutları genellikle ortalama olarak 80 ila 120 metre yüksekliğindedir, bazıları ise kanat eklentisiyle bu rakamları aşarak daha fazla yükselir. Türbin kanatları ise genellikle bir Boeing 747'nin kanat genişliğine eşdeğerdir ve 40 ila 60 metreye kadar uzanabilir. Bu dev kanatlar, rüzgârın enerjisiyle dönerken türbinin altında duran küçük evi andıran gövdesi, bu devasa yapıyı dengeleyip yere sabitler.

 

Rüzgâr Türbinleri Türlerine Göre Kaça Ayrılır?

Enerji ihtiyacımızın karşılanmasında önemli bir rol oynayan rüzgâr türbinleri, tasarımları bakımından farklı türlere ayrılır. Rüzgâr türbinleri, genel olarak yatay eksende dönen geleneksel türbinler ve dikey eksende dönen modern tasarımlar olmak üzere iki temel modelde sunulur. Her biri, özgün çalışma prensipleriyle enerji üretimine farklı bakış açısı getirir. Ayrıca enerji üretiminde neredeyse eşit etkiye sahip olsalar da kullanılacakları alan, iklim koşulları, özel ihtiyaçlar doğrultusunda seçilerek kullanılırlar.

 

Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinleri

Yatay rüzgâr türbini, geleneksel olarak bilinen rüzgâr türbinleridir. Bu tür, uzun kanatları sayesinde rüzgârın etkisiyle döner ve enerji üretimini gerçekleştirir. Yatay eksende dönen türbinler, geniş kullanım alanı, düşük bakım maliyetleri, yüksek enerji verimliliği ile bilinir. Geleneksel türbin tasarımının yanı sıra, yatay eksende dönen çeşitli modern türbin modelleri de sürekli olarak geliştirilmekte ve kullanılmaktadır. Örneğin çiftlik alanlarında ve kırsal bölgelerde yatay eksenli rüzgâr türbinleri sıklıkla kullanılır. Bu tür alanlarda, enerji ihtiyacını karşılamak veya enerjiyi şebekeye sağlamak amacıyla küçük ölçekli rüzgâr enerjisi projeleri uygulanabilir. Ayrıca arazisi geniş olan endüstriyel tesisler, bu türbinleri kendi enerji tüketimlerini karşılamak için kullanabilirler.

 

Dikey Eksenli Rüzgâr Türbinleri

Dikey rüzgâr türbini, daha modern ve kompakt bir tasarıma sahiptir. Dikey eksende dönen türbinler, rüzgârın etkisiyle yüksek direğe monte edilmiş dikey kanatlarıyla döner. Bu tasarım, rüzgârın yönünden bağımsız olarak çalışabilme özelliği, daha düşük rüzgâr hızlarında enerji üretebilme avantajları sunar. Dikey eksende dönen türbinler, özellikle kentsel alanlarda daha estetik ve yer tasarrufu sağlayan seçenek olarak öne çıkar. Düşük rüzgâr hızlarında dahi etkili bir şekilde enerji üretebildiğinden şehir merkezlerindeki yüksek binaların çatılarına entegre edilebilir. Deniz platformları veya yapay adalarda enerji üretimi için kullanılabilir. Özellikle kıyı bölgelerinde rüzgâr enerjisi potansiyelini değerlendirmek, deniz üstü yapıları için enerji bağımsızlığı sağlamak adına kullanışlı bir çözümdür.

 

Rüzgâr Santralleri Nerelere Kurulur?

Rüzgâr santrali kurulumunda en yüksek verimi sağlayacak yüksek rüzgâr potansiyeline sahip stratejik bölgeler ve yerler tercih edilir. Türkiye’nin rüzgâr açısından zengin bölgeleri olan Kuzey Ege, Karadeniz ve Doğu Anadolu gibi bölgeler rüzgâr santrallerinin kurulumu için oldukça elverişlidir. Geniş düzlükler, dağlık bölgeler ise rüzgârın daha düzenli ve güçlü esmesini sağladığından rüzgâr santralleri genellikle bu tür arazilere de kurulur.

Rüzgâr santralleri için uygun altyapının bulunması önemlidir. Bunun yanı sıra, elektrik iletim hatlarına yakın bölgeler tercih edilerek üretilen enerjinin kolayca şebekeye aktarılması sağlanır. Ancak dikkat edilmesi gereken diğer unsur ise çevresel etkidir. Kurulum öncesi değerlendirmeler yapılarak doğal yaşam alanlarına minimum etki ile enerji üretimini birleştirebilecek bölgeler tercih edilir. Yer seçiminde iklim koşulları da göz önünde bulundurulmalıdır. Her ne kadar değişken olsa da bölgenin potansiyel iklim koşulları rüzgârın sürekli / güçlü esmesini etkiler. Belirli bir bölgedeki iklim koşulları, rüzgâr santrali kurulumunun planlanmasında önemli rol oynar.

Rüzgârı ve çevreyi etkileyebilecek tüm unsurların değerlendirilmesi sonucu seçilen bölgede rüzgâr santrallerinin kurulması türbinlerin etkili, sürdürülebilir şekilde çalışmasını sağlar. Örneğin Türkiye'de rüzgâr enerjisi potansiyeline uygun bölgelerde stratejik olarak konumlandırılan santraller, temiz enerji üretimine önemli katkılarda bulunur.

 

Rüzgâr Enerjisi Kullanım Alanları Nelerdir?

Çeşitli alanlarda sürdürülebilir ve temiz enerji sağlamak amacıyla geniş yelpazede kullanılan türbinler, elektrik üretimi söz konusu olduğunda ideal bir kaynaktır. Ancak kullanım alanı daha geniştir. Örneğin evlerde veya küçük yerleşim birimlerinde kullanılarak bireysel enerji ihtiyaçlarını karşılar. Böylece bireylerin kendi elektriklerini üretmelerini, enerji maliyetlerini düşürmelerini sağlar.

Endüstriyel tesislerde enerji ihtiyaçlarına yanıt vermek için büyük ölçekli rüzgâr enerjisi projeleri kullanılır. Bu projeler aynı zamanda sanayi alanında sürdürülebilir enerji kullanımını da teşvik eder. Bazı bölgelerde ise rüzgâr enerjisi, tarım sulaması için su çekme pompalarının çalıştırılması için tercih edilir. Su kaynaklarına duyulan ihtiyacı karşılamak, tarım verimliliğini artırmak amacıyla yapılır. Rüzgâr enerjisi ile elektrik üretiminin yanı sıra türbinler, uzak veya kırsal bölgelerdeki telekomünikasyon kulelerinin enerji ihtiyacını karşılamak için de kurulur. Enerji altyapısı olmayan veya enerjiye erişimi sınırlı olan bölgelerde iletişimi sürdürmek için idealdir.

 

Rüzgâr Enerjisi ile Ne Kadar Elektrik Üretilebilir?

Rüzgâr enerjisi potansiyeli bölgesel ve teknolojik faktörlere bağlı olarak değişir. Çünkü elektrik üretimi, türbinlerin yerleştirildiği bölgenin rüzgâr hızına, enerji türbininin kapasitesine bağlıdır. Ancak, uygun koşullarda, rüzgâr enerjisiyle önemli miktarda temiz elektrik üretmek mümkündür. 

Rüzgâr türbinlerinin etkili şekilde çalışabilmesi için belirli rüzgâr hızına ihtiyaçları vardır. Örneğin, ortalama rüzgâr hızı 6 m/s ve daha yüksek olan bölgeler, rüzgâr enerjisi potansiyeli açısından daha avantajlıdır. Üretim miktarı söz konusu olduğunda ise rüzgâr türbininin kapasitesi, bir saatte üretebileceği maksimum enerji miktarını belirler. Örneğin, 2 megawatt (MW) kapasiteli bir türbin, optimal koşullarda bir saatte 2 megawatt enerji üretebilir. 2-3 megawatt kapasiteli türbinler ise yaklaşık 1500 hanenin yıllık elektrik talebini karşılayabilir.

Rüzgâr enerjisi potansiyeli ise yerel rüzgâr koşulları ve türbin kapasitelerine bağlı olarak değişir. Çünkü rüzgârın hızı arttıkça türbinler daha fazla enerji üretir. Türbinin kapasitesi, bir saatte üretebileceği maksimum enerji miktarını belirler. Rüzgârlı bölgelerde, yüksek kapasiteli türbinler kullanılarak önemli miktarda elektrik üretilebilir. Ancak, rüzgâr hızının düşük olduğu bölgelerde veya türbin kapasitesinin sınırlı olduğu durumlarda düşük de olsa üretim gerçekleşir. Dolayısıyla rüzgâr enerjisi üretimi rüzgârın hızına da bağlıdır.

 

Evlerimizde Rüzgâr Türbinini Nasıl Kullanabiliriz?

Evlerde rüzgâr türbinini kullanmak bireylerin kendi enerji ihtiyaçlarını karşılamasını sağlayarak çevre dostu yaşam tarzına da katkı sağlar. Özellikle sürdürülebilir enerjiye geçiş yapma, elektrik maliyetlerini azaltma konusunda heyecan verici bir adımdır. Ancak, bu adımı atarken dikkatli planlama ve uygulama gereklidir. Ev tipi rüzgâr türbini kullanmanız için atmanız gereken adımlar ise şöyle sıralanabilir:

·Evde bir rüzgâr türbinini kullanmadan önce cihazın konumlandırılacağı yerin rüzgâr potansiyelini değerlendirmek önemlidir. Açık/yüksek yerler, rüzgârın daha verimli şekilde türbinle etkileşime girmesini sağlar.

·Türbin, genellikle açık alana veya bahçeye monte edilir. Rüzgârın türbine doğrudan ulaşabilmesi için, türbinin etrafında engelleyici yapılar olmamalıdır..

·Bazı bölgelerde, ev sahipleri rüzgâr türbini kurarken belirli yasal izinlere ihtiyaç duyabilir. Bu nedenle, sürecin yerel yönetmeliklere uygun olup olmadığını kontrol etmek önemlidir.

·Ev kullanımı için uygun rüzgâr türbini seçmeniz oldukça önemlidir. Düşük rüzgâr hızlarında çalışabilen, ev enerji ihtiyaçlarına uygun kapasiteye sahip türbin tercih edilmelidir.

·Rüzgâr türbini kullanımı sırasında güvenlik önlemlerine dikkat etmek, periyodik bakım yapmak önemlidir.

 

Ev Tipi Rüzgâr Türbini ile Hangi Elektrikli Aletler Çalıştırılabilir?

Evdeki bazı elektrikli cihazları çalıştırmak için rüzgâr türbini kullanmanız mümkün. Ancak, ev tipi rüzgâr türbininin gücü sınırlıdır. Bu nedenle büyük enerji tüketen cihazları çalıştırmak mümkün olmayabilir. Rüzgâr türbini ile çalıştırabileceğiniz cihazlar ise şunlardır:

·Özellikle LED veya enerji tasarruflu ampullerle donatılmış aydınlatma sistemlerini beslemek için idealdir. Bu sayede evinizi enerji verimliliğine katkı sağlayarak aydınlatabilirsiniz.

·Rüzgâr enerjisi, taşınabilir cihazları şarj etmek için kullanılabilir. Akıllı telefonlar, tabletler, dizüstü bilgisayarlar ve diğer şarj edilebilir cihazlar, ev tipi rüzgâr türbini tarafından üretilen enerji ile şarj edilebilir.

·Küçük boyutlu ev aletleri, örneğin mini buzdolapları, elektrikli ısıtıcılar veya vantilatörler, rüzgâr enerjisi ile çalıştırılabilir. Ancak, türbinin üretim kapasitesi ve aletlerin enerji ihtiyacı doğru orantılı olmalıdır.

·Bahçe bakımında kullanılan küçük elektrikli aletler, ev tipi rüzgâr türbini ile güçlendirilebilir. Çim biçme makineleri, bahçe sulama sistemleri veya hava pompaları olabilir.

·Bazı ev tipi rüzgâr türbinleri, TV, radyo veya bilgisayar gibi düşük enerji tüketen elektronik ekipmanları çalıştırmak için uygundur.

 

Ev Tipi Rüzgâr Türbini için Hangi Malzemeler Gereklidir?

Ev tipi rüzgâr türbinlerinin ana materyallerinden olan ve hafif ve dayanıklı malzemelerden yapılan türbin kanatları, rüzgâr enerjisini yakalamak, türbini döndürmek için önemlidir. Genellikle fiberglas, karbon fiber veya hafif metal alaşımları tercih edilir. Rüzgâr enerjisini elektriğe çeviren jeneratör ise sistemin kalbidir. Jeneratörler genellikle mıknatıslı alternatörler olarak bilinir, düşük rüzgâr hızlarında bile etkili çalışabilen modelleri bulunur.

Türbinin yüksek bir noktada olması, daha güçlü ve sürekli bir rüzgâr yakalamasına yardımcı olur. Dolayısıyla genellikle metal veya hafif alaşımlı malzemelerden yapılan kule gereklidir. Rüzgâr türbini tarafından üretilen enerjiyi düzenleyen güç kontrol ünitesi de önemlidir. Bu ünite, enerjiyi depolamak veya şebekeyi beslemek amacıyla enerjiyi yönetmenizi sağlar.

Türbinin sağlam temel üzerine monte edilmesi güvenlik açısından öncelikli olmalıdır. Temel; beton, çelik veya diğer dayanıklı malzemelerden yapılabilir. Ayrıca, türbini monte etmek için cıvata, somun ve diğer temel montaj malzemelerine ihtiyaç duyulur. Üretilen enerjiyi depolamak veya şebekeye geri beslemek için kullanılacak enerji depolama sistemi gerekebilir. Ancak batarya kapasitesi evin enerji ihtiyaçlarına bağlı olarak değişebilir. En önemlisi ise yerel düzenlemelere ve güvenlik standartlarına uygun malzemeler kullanmaktır.

 

Rüzgâr Enerjisinin Avantajları ve Dezavantajları Nelerdir?

Rüzgâr enerjisi, fosil yakıtlara kıyasla atmosfere zarar veren gazları minimumda bırakarak çevre dostu bir enerji kaynağıdır. Sürekli olarak yenilenebilir ve bu nedenle sürdürülebilir enerji üretimine katkı sağlar. Bununla birlikte ülkelerin enerji ihtiyaçlarını karşılamak için yerel kaynakları kullanma potansiyeli sunarak enerji bağımsızlığına katkıda bulunmanızı sağlar. Rüzgâr türbinlerinin işletme maliyetleri ise genellikle düşüktür, enerji üretimine başlamak için yatırım yapma süreci kısa bir zamanda gerçekleşebilir. Bu avantajları sayesinde Türkiye'de yenilenebilir enerji yatırımları oldukça popülerdir.

Rüzgâr enerjisinin dezavantajları söz konusu olduğunda ise ilk olarak rüzgâr hızlarının sürekli değişken olmasından bahsedilebilir. Değişen rüzgâr miktarı istikrarsızlığa neden olur, bu da sürekli enerji üretimini zorlaştırabilir. Diğer olumsuz sayılabilecek unsur ise geniş alan ihtiyacı ya da görsel kirlilik olabilir. Örneğin, büyük rüzgâr çiftlikleri geniş arazilere ihtiyaç duyar ve bu durum bazı insanlar için çevresel görünüm açısından olumsuz etki yaratabilir. Bir de yatırım maliyetleri herkese uygun olmayabilir. Rüzgâr türbinin maliyeti yüksek olabileceğinden bazı yerel topluluklar açısından engel teşkil edebilir. Çevresel etki söz konusu olduğunda türbinler bazen kuş, yarasa ölümlerine neden olarak doğal yaşamı etkileyebilir. Bunun için kurulum yerlerindeki ekosisteme dikkat edilmelidir.

 

Türkiye’nin Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli Nedir?

Türkiye'nin rüzgâr açısından potansiyeli bir hayli yüksektir ve en önemlisi kurumsal enerji çözümleri için ideal zemin sunar. Ülkemiz, coğrafi konumu ve iklim özellikleri nedeniyle rüzgâr enerjisi üretimi açısından tüm özelliklere sahiptir. Özellikle kıyı bölgeler ve yüksek rakımlı yerler, rüzgâr türbinlerine uygundur. Türkiye genelinde rüzgâr hızları ise özellikle kuzey ve batı sahillerinde yüksek seviyelerdedir. Bu bölgeler, enerji üretimi açısından uygun rüzgâr koşullarını sağlar. Türkiye, son yıllarda rüzgâr enerjisi alanında önemli yatırımlar gerçekleştirmiştir. Özel sektör ve devlet destekli rüzgâr çiftlikleri, ülkenin enerji üretim kapasitesini artırmıştır.

Türkiye, enerji alanında sürdürülebilir politikalar benimseyip, rüzgâr enerjisi üretimine öncelik verdiğinden tam da bu doğrultuda belirlenen ulusal hedefler, rüzgâr enerjisi potansiyelini daha da artırmayı amaçlar. Ayrıca Türkiye'de rüzgâr enerjisi sektörü, çeşitli yatırım teşvikleriyle desteklenir. Bu teşvikler, özellikle özel sektör yatırımlarını teşvik eder, rüzgâr enerjisi projelerini cazip kılar.

 

Türkiye Rüzgâr Gücü Haritası: Bölgelere Göre Rüzgâr Potansiyeli

Türkiye, enerji üretiminde çeşitliliği teşvik eden coğrafi özelliklere sahip bir ülkedir. Kuzey Ege Bölgesi, yüksek rüzgâr hızları ve geniş düzlükleri ile öne çıkar, bu da rüzgâr enerjisi açısından zengin olduğunu gösterir. Karadeniz Bölgesi, düzenli esen rüzgârları ve sahip olduğu yüksek dağlık alanlar nedeniyle önemli rüzgâr enerjisi potansiyeline sahiptir. Doğu Anadolu Bölgesi'nde ise, geniş ova alanları ve dağlık araziler, rüzgârın etkili şekilde yakalanabilmesi açısından uygun bir zemin sunar.

Akdeniz Bölgesi, güneş enerjisi ile birlikte rüzgâr enerjisinin de etkili şekilde kullanılabileceği bir bölgedir. Bu bölgeler arasındaki farklı rüzgâr potansiyeli, Türkiye'nin enerji üretim stratejilerini çeşitlendirmesine ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına daha fazla odaklanmasına olanak tanır. Her bölgenin kendine özgü rüzgâr potansiyeli, ülkenin enerji üretimini optimize etmek ve çevresel etkileri minimize etmek için bölgesel enerji planlamasında önemli rol oynar.

 

Dünyada Rüzgâr Enerjisinin Geleceği

Dünya genelinde rüzgâr enerjisinin geleceği, sürdürülebilir enerjiye olan küresel talep, teknolojik gelişmelerle şekillenir. Hızla ilerleyen rüzgâr teknolojileri, daha verimli türbinlerin geliştirilmesine, enerji depolama sistemlerine odaklanılmasına imkân tanır. Yenilenebilir enerjiye yönelik artan yatırımlar ve yeşil politikalar ise rüzgâr enerjisinin payını artırmaya devam eder. Küresel çapta rüzgâr enerjisi projelerinin yaygınlaşmasıyla birlikte, enerji sektöründe daha fazla istihdam, ekonomik büyüme potansiyeli ortaya çıkar. Bu nedenle, rüzgâr enerjisi gelecekte dünya enerji portföyünde önemli rol oynayarak temiz ve sürdürülebilir enerji geleceğine katkıda bulunabilir.

 

Rüzgâr Enerjisi Lisansı Nasıl Alınır?

Rüzgâr enerjisi söz konusu olduğunda yatırımdan önce yapılması gereken ilk şey lisans almaktır. Lisans; proje başlatmadan önce belirli adımların takip edilmesi ile alınır. Öncelikle enerji düzenleyici kuruluşa başvuruda bulunulmalı, proje detayları sunulmalıdır. Başvuru, proje alanının rüzgâr potansiyeli, çevresel etkileri ve teknik özelliklerini içermelidir. Başvurunun kabul edilmesi durumunda; lisans sürecine geçilir ve yatırımcı, projenin teknik/finansal detaylarını sunarak izin alır. Lisans, rüzgâr enerjisi projesinin yasal/teknik gerekliliklere uygun olduğunu belgeleyerek projenin güvenilir bir enerji kaynağı olarak faaliyete geçmesine olanak tanır.

 

Rüzgâr Enerjisinin Maliyeti Nedir?

Rüzgâr enerjisi, sürdürülebilir bir enerji kaynağı olmasının yanı sıra giderek daha ekonomik hale gelen enerji çözümlerinden biridir. Rüzgâr türbini fiyatları, teknolojinin gelişimi artan talep ve proje gücü ile farklılık gösterir. Ancak genel olarak maliyetler, global olarak geniş bir yelpazeye sahiptir ve coğrafi, teknik-ekonomik faktörlere bağlı olarak değişir. Büyük rüzgâr enerjisi santrallerinde maliyetler genellikle daha düşüktür. Rüzgâr enerjisi maliyetlerini değerlendirirken yerel ekonomik şartlar dikkate alınmalı, enerji verimliliğinin yanı sıra çevresel etkiler de ihmal edilmemelidir.

 

KAYNAKÇA:

http://css.umich.edu/publications/factsheets/energy/wind-energy-factsheet# 

https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/wind-turbine 

https://www.energy.gov/eere/wind/how-do-wind-turbines-work# 

https://science.howstuffworks.com/environmental/green-science/wind-power.htm 

 


Peki, sizce sürdürülebilir enerji gelecekteki enerji talebini karşılamak için ne kadar önemli? Yorumlarınızı bekliyoruz!


Yorum Yap

E-posta adresiniz yayınlanmayacaktır.