DİKEY RÜZGAR TÜRBİNİ NEDİR?
Dikey rüzgar türbini, rotor milinin dikey olarak konumlandırıldığı bir tür rüzgar türbinidir. Ayrıca Dikey Eksenli Rüzgar Türbini (DERT) olarak da bilinir. DERT’ler, rüzgarın herhangi bir şeyi saklamak için tasarlandığı için, rüzgarlı depolama oldukça kullanışlıdır.
DİKEY RÜZGAR TÜRBİNİ ÇEŞİTLERİ
Dikey rüzgar türbinlerinin birçok farklı tasarımı vardır ve her birinin özel faydaları ve özellikleri vardır. Dikey eksenli rüzgar türbinlerinin iki ana tipi Savonius tipi DERT ve Darrieus tipi DERT’dir.
DARRİEUS RÜZGAR TÜRBİNLERİ
Kavisli kanatlara sahip dikey bir rotora sahiptir ve adını 1931 yılında konsepti icat eden Fransız mühendis Georges Darrieus’tan almıştır. Bu kanatlar, rotora her iki uçtan tutturuldukları için bir yumurta çırpıcısına benzemektedir. Darrieus türbini yüksek verimliliği ve önemli ölçüde güç üretme kapasitesi ile bilinir, ancak kendi kendine çalışamadığı için bir başlatma mekanizmasına ihtiyaç duyar.
SAVONİUS RÜZGAR TÜRBİNLERİ
Savonius rüzgar türbini, 1920’lerde Fin mühendis Sigurd Savonius tarafından yaratılan alternatif bir türbin türüdür. Bu türbinin rotoru, rüzgarı yakalayan iki veya daha fazla kepçe tarafından döndürülür. Yukarıdan bakıldığında, kepçeler genellikle bir ‘S’ şeklindedir. Bu tasarımın göreceli sadeliği ve otomatikliği onu düşük rüzgar hızları için mükemmel hale getirir. Yine de Darrieus türbini Savonius türbininden daha verimlidir.
H-DARRİEUS RÜZGAR TÜRBİNLERİ
Geleneksel Darrieus tasarımının bir uzantısı, H-Darrieus rüzgar türbinidir. Düz bıçaklar “H” şeklindeki rotorun üstünü ve altını süslüyor. Bu tasarım, türbinin performansını korurken inşaatı ve bakımı basitleştirir. H-Darrieus türbini, yapısal çökmeye neden olmadan daha yüksek rüzgar hızlarıyla da başa çıkabiliyor.
DİĞER DİKEY RÜZGAR TÜRBİNİ TÜRLERİ
Dikey rüzgar türbinleri için diğer öneriler arasında Helical Darrieus ve Giromill yer alır:
1. Giromill: Değişken rüzgar hızlarında optimum performans için düz kanatlı, ayarlanabilen bir Darrieus türbini.
2. H-Darrieus: Bu tasarım, kanatları dikey eksen etrafında helezonik olarak oluşturarak titreşimleri azaltır ve verimliliği artırır.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ AVANTAJLARI
Dikey eksenli rüzgar türbinlerinin birkaç avantajı şunlardır:
1. Çok yönlüdür: Herhangi bir yönden rüzgarı yakalayabilirler, bu nedenle yeniden yönlendirilmeleri gerekmez.
2. Daha Düşük Kurulum Yüksekliği: Yere daha yakın konumlandırılan ekipman, kurulum için daha az yüksek kule gerektirir, bu da işi kolaylaştırır.
3. Kentsel Entegrasyon: Kompakt boyutu ve düşük gürültü seviyesi nedeniyle aşındırıcı ortamlar için uygundur.
4. Bakım: Önemli parçalar yere yakın olduğundan, bakımı daha basittir.
DİKEY RÜZGAR TÜRBİNLERİNİN AERODİNAMİĞİ
Dikey rüzgar türbinleri, rotorun bir kısmının rüzgara karşı dönmesi nedeniyle aerodinamikte zorluklarla karşılaşır. Bu durum enerji kaybına ve rüzgar direncine yol açar. Bu, yatay rüzgar türbinlerine kıyasla önemli bir dezavantajdır çünkü yatay türbinler kaldırma kuvvetiyle çalışır ve ihmal edilebilir sürüklenmeyle yüksek hızlara ulaşabilir. Dikey rüzgar türbinleri daha büyük kulelere ve daha fazla güvenlik önlemine ihtiyaç duyar çünkü titreşimlere ve rezonanslara daha duyarlıdırlar.
DİKEY RÜZGAR TÜRBİNİ RÜZGAR TAKİBİ
Dikey rüzgar türbinleri rüzgarı her yönden yakalayabildiğinden rüzgar takibine ihtiyaç duymazlar. Bu bir avantaj gibi görünse de, aynı zamanda rotoru rüzgardan tamamen uzaklaştıramayacakları anlamına gelir ki bu da fırtına koruması için olmazsa olmaz bir bileşendir. Güç çıkışını düzenlemek ve hasarı önlemek için yatay rüzgar türbinleri, rüzgar yönündeki değişikliklere yanıt olarak kanatlarını eğmelerine ve yalpalamalarına olanak tanıyan cihazlara sahiptir.
DİKEY RÜZGAR TÜRBİNLERİNDEN GELEN GÜRÜLTÜ
Daha düşük uç hızları ve daha yavaş dönüş hızları nedeniyle, dikey rüzgar türbinleri genellikle yatay rüzgar türbinlerinden daha sessizdir. Bu, onları gürültü kirliliği sorunu olan yerleşim yerleri için daha uygun hale getirir. Ancak rotor türü, rüzgar hızı ve kaynaktan uzaklık, dikey rüzgar türbinlerinin ne kadar gürültülü olduğunu etkiler.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİNİN ZORLUKLARI
DERT’ler avantajlarına rağmen bir dizi zorlukla karşılaşmaktadır:
1. Verimlilik: Genel olarak, yatay eksenli rüzgar türbinleri kadar verimli değildirler.
2. Çalıştırma Mekanizması: Bazı tasarımların devreye girmesi için harici bir mekanizmaya ihtiyaç vardır.
3. Dayanıklılık: Rotorun dikey yönelimi nedeniyle, artan mekanik strese maruz kalabilir.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİ HANGİ KULLANIMLARA HİZMET EDER?
– Daha küçük ölçekli rüzgar enerjisi girişimlerine uygulanabilir.
– Konut yapıları inşa ederken kullanılır.
– Bu türbinler, güçlü rüzgarlar ve türbülans gibi düzensiz hava koşullarında bile elektrik üretme kapasitesine sahiptir.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNLERİ: ESNEK VE VERİMLİ ENERJİ ÇÖZÜMLERİ
Dikey eksenli rüzgar türbinleri, özellikle daha az tutarlı rüzgar düzenine sahip bölgelerde, geleneksel rüzgar enerjisi sistemlerine rekabetçi bir alternatif sunmaktadır. Paydaşlar, Darrieus, Savonius ve H-Darrieus dahil olmak üzere çeşitli tiplerin farkında olarak ihtiyaçlarını en iyi şekilde karşılayan tasarımı seçebilirler. Teknoloji geliştikçe DERT’ler muhtemelen daha pratik ve verimli hale gelmeye devam edecek ve bu da yenilenebilir enerji pazarındaki yerlerini güçlendirecektir.
DiKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ ÇALIŞMA PRENSİBİ
Geleneksel yatay modellerle karşılaştırıldığında dikey eksenli rüzgar türbinlerinin çalışma mekanizması farklıdır. Dikey eksenli rüzgar türbinleri aşağıdaki prensibe göre çalışır:
- Rüzgar Yakalama: Dikey eksenli bir türbinin dönen kanatları, rüzgarın dikey eksen etrafında herhangi bir yönden gelmesine izin verir. Rüzgar hızının düşük olduğu durumlarda bile bu tasarım enerjiyi verimli bir şekilde üretir.
- Kanadın dönüşü: Kanatlar dikey eksende döndükçe rüzgarın etkisi altında kinetik enerji üretirler. Kanatların konfigürasyonu ve şekli maksimum verimlilik ve enerji verimliliği için geliştirilmiştir.
- Mekanik enerji iletimi: Kayışlar veya dişliler aracılığıyla jeneratör, hareketli kanatlardan mekanik enerji alır. Bu aşama kinetik enerjinin elektrik enerjisine dönüşümünü garanti eder.
- Elektrik üretimi: Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürerek jeneratör elektrik üretir. Bu enerji yerinde kullanım için depolanabilir veya şebekeye bağlanabilir.
DİKEY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİNİ YAPIMI
- Malzeme Seçimi:
-Kanatlar, gövde ve diğer parçalar için hafif, dayanıklı malzemeler kullanılmalıdır.
-Çeşitli malzemelerin maliyetini, ağırlığını ve gücünü tartmak önemlidir.
- Kanat Stili:
-Kanatların aerodinamik tasarımı çok önemlidir.
-En iyi sonuçlar için eğim, uzunluk ve profil açıları dikkatle seçilmelidir.
- Çerçeve Yapısı:
-Gövde, türbinin rüzgarla etkileşimini en aza indirmeli ve türbinin uzun ömürlü olmasını garanti etmelidir.
-Malzeme seçimi ve yapının güçlendirilmesi çok önemlidir.
- Rüzgar Yönlendirme Mekanizması:
-Rüzgarı verimli bir şekilde yakalamak için, otomatik veya manuel bir rüzgar yönlendirme mekanizması kurulmalıdır.
-Motor ve sensör kontrol özelliklerine sahip sistemler tercih edilebilir.
- Elektrik Üretme Mekanizması:
-Elektrik enerjisi, jeneratör tarafından kanat dönüşünden elde edilmelidir.
-Etkili bir jeneratör ve güvenilir bir mekanik iletim sistemi seçmek çok önemli kararlardır.
- Temel ve Kurulum:
-Rüzgar türbininin sağlam bir temel üzerine monte edilmesi gereklidir.
-Türbinin rüzgarla mümkün olduğunca verimli bir şekilde etkileşime girmesi için, uygun konum montaj sürecinin bir parçası olmalıdır.
- Güvenlik ve Gözetim Çerçeveleri:
-Hem çevrenin hem de operatörün güvenliğini garanti altına almak için güvenlik önlemlerinin entegre edilmesi gereklidir.
-Türbinin çalışma durumunu sürekli takip etmek için performans izleme cihazları kullanılmalıdır.