Belki de onları kırsal alanda sürerken görmüşsünüzdür. Ya da belki onları kıyıdan uzakta gördünüz, dönen bıçaklarıyla ufukta büyük görünüyordu. Sonra tekrar, onları birinin çatısında veya küçük ölçekli bir kentsel operasyonun parçası olarak görmüş olabilirsiniz. Konumdan bağımsız olarak, rüzgar türbinleri ve rüzgar enerjisi modern dünyada giderek yaygınlaşan bir özellik haline gelmektedir.
Bunun çoğu İklim Değişikliği tehdidi, hava kirliliği ve insanlığı fosil yakıtlara olan bağımlılığından vazgeçme arzusuyla ilgilidir. Alternatif ve yenilenebilir enerji söz konusu olduğunda, rüzgar enerjisinin gelecekte (güneşten sonra) pazarın ikinci en büyük payını alması bekleniyor. Ancak rüzgar türbinleri tam olarak nasıl çalışır?
Açıklama:
Hava türbinleri rüzgarın kinetik enerjisini ve hava akışındaki değişiklikleri elektrik enerjisine çeviren cihazlardır. Genel olarak, aşağıdaki bileşenlerden oluşurlar: bir rotor, bir jeneratör ve bir yapısal destek bileşeni (bir kule, bir rotor sapma mekanizması veya her ikisi şeklinde olabilir).
Bir rotor, rüzgar enerjisini yakalayan bıçaklardan ve rüzgar enerjisini düşük hızlı dönme enerjisine dönüştüren bir şafttan oluşur. Şafta bağlı olan jeneratör, bir dizi mıknatıs ve bir iletken (genellikle sarmal bakır telden oluşur) kullanarak yavaş dönüşü yüksek bir elektrik enerjisine dönüştürür.
Mıknatıslar bakır tel ile döndüğünde, elektrik potansiyelinde bir fark üretir, voltaj ve elektrik akımı oluşturur. Son olarak, türbinin rüzgar basıncındaki değişiklikleri en iyi şekilde yakalamak için yeterli yükseklikte durmasını ve / veya rüzgar akışı yönünde bakmasını sağlayan yapısal destek bileşeni vardır.
Rüzgar Türbini Çeşitleri:
Şu anda, iki temel rüzgar türbini vardır - Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri (HAWT) ve Dikey Eksenli Rüzgar Türbinleri (VAWT). Adından da anlaşılacağı gibi, yatay rüzgar türbinlerinin bir kulenin tepesinde ana rotor mili ve elektrik jeneratörü vardır, bıçaklar rüzgâra işaret eder. Türbin genellikle destek kulesinin rüzgârına yerleştirilir, çünkü kulenin arkasında türbülans üretmesi muhtemeldir.
Dikey eksenli türbinlerde (adından da anlaşılacağı gibi) ana rotor şaftı dikey olarak düzenlenmiştir. Tipik olarak, bunlar doğada daha küçüktür ve döndürmek için rüzgarın yönüne bakmaları gerekmez. Böylece yön bakımından değişken olan rüzgardan faydalanabilirler.
Genel olarak, yatay eksenli rüzgar türbinlerinin daha verimli olduğu düşünülür ve daha fazla güç üretebilir. Dikey model daha az elektrik üretirken, daha düşük yüksekliklere yerleştirilebilir ve bileşenlerin yoluna daha az ihtiyaç duyar (özellikle bir sapma mekanizması). Rüzgar türbinleri ayrıca tasarımlarına göre Kule, Savonius ve Darrieus modellerini içeren üç genel gruba ayrılabilir.
Kuleli model, bir kulenin (adından da anlaşılacağı gibi) ve kulenin önünde (ve ona paralel) bir dizi uzun bıçaktan oluşan HAWT'nin en geleneksel şeklidir. Savonis, rüzgar ve dönüşü yakalamak için konturlu bıçaklara (kepçelere) dayanan bir VAWT modelidir. Genellikle düşük verimlidir, ancak kendi kendine başlama avantajına sahiptir. Bu tür türbinler genellikle çatıdaki rüzgar operasyonlarının bir parçasıdır veya deniz gemilerine monte edilir.
“Eggbeater” türbini olarak da bilinen Darrieus modeli, tasarıma öncülük eden Fransız mucit Georges Darrieus'un adını aldı. Bu VAWT modeli, dikey desteğe paralel bir dizi dikey bıçak kullanır. Genellikle düşük verimlidirler, dönmeye başlamak için ek bir rotor gerektirir, yüksek tork üretir ve kuleye yüksek stres uygularlar. Bu nedenle, tasarımlar ilerledikçe güvenilmez olarak kabul edilirler.
Gelişim Tarihi:
Rüzgar enerjisi binlerce yıldır yelkenleri, yel değirmenlerini itmek veya su pompaları için basınç oluşturmak amacıyla kullanılmaktadır. Bilinen en eski örnekler, eski İran'da (İran) kullanılan yel değirmenlerinin MS 500 - 900 yılları arasında yaşandığı Orta Asya'dan gelmektedir. Teknoloji, Orta Çağ boyunca Avrupa'da ortaya çıkmaya başladı ve 16. yüzyılda ortak bir özellik haline geldi.
19. yüzyılda, elektrik enerjisinin gelişmesiyle, elektrik üretebilen ilk rüzgar türbinleri inşa edildi. Birincisi 1887'de İskoçyalı James Blyth tarafından İskoçya'nın Marykirk şehrinde tatil evini aydınlatmak için kuruldu. 1888'de Amerikalı mucit Charles F. Brush, Ohio, Cleveland'daki evine güç vermek için ilk otomatik rüzgar türbinini inşa etti.
20. yüzyılın başlarında, rüzgar türbinleri uzak bölgelerdeki (çiftlik tarlaları gibi) evlere güç sağlamak için ortak bir araç olmaya başladı. 1941 yılında, ilk megawatt sınıfı rüzgar türbini Vermont'a kuruldu ve yerel elektrik şebekesine bağlandı. 1951 yılında İngiltere, Orkney Adaları'na ilk şebeke şebekesine bağlı rüzgar türbinini kurdu.
1970'lerde, rüzgar türbini teknolojisine yönelik araştırma ve geliştirme OPEC krizi ve nükleer enerjiye karşı protestolar sayesinde önemli ölçüde ilerledi. Sonraki yıllarda, alternatif enerjiye adanmış dernekler ve lobiciler Batı Avrupa ülkelerinde ve Amerika Birleşik Devletleri'nde ortaya çıkmaya başladı. 20. yüzyılın son on yılında, artan hava kirliliği ve artan temiz enerji talebi nedeniyle Hindistan ve Çin'de benzer çabalar ortaya çıktı.
Rüzgar gücü:
Diğer yenilenebilir enerji formlarına kıyasla, rüzgar enerjisi yıldan yıla tutarlı olduğundan ve yoğun saatlerde talep görmediği için rüzgar enerjisi çok güvenilir ve istikrarlı olarak kabul edilir. Başlangıçta, rüzgar çiftliklerinin inşası maliyetli bir girişimdi. Ancak son gelişmeler sayesinde, rüzgar enerjisi dünya çapında toptan enerji piyasalarında zirve fiyatları belirlemeye başladı ve fosil yakıt endüstrisinin gelir ve karlarını kesti.
Enerji Bakanlığı tarafından Mart 2015'te yayınlanan bir rapora göre, ABD'de rüzgar enerjisinin büyümesi birçok kategoride daha da yetenekli işlere yol açabilir. “Rüzgar Vizyonu: ABD'de Yeni Bir Rüzgar Enerjisi Dönemi” başlıklı belge, 2050 yılına kadar endüstrinin ABD'nin elektrik üretiminin% 35'ini oluşturabileceğini gösteriyor.
Ayrıca, 2014 yılında Küresel Rüzgar Enerjisi Konseyi ve Greenpeace Uluslararası “Küresel Rüzgar Enerjisi Görünümü 2014” başlıklı bir rapor yayınlamak üzere bir araya geldi. Bu rapor, dünya çapında rüzgar enerjisinin 2050 yılına kadar küresel elektriğin% 25 ila% 30'unu sağlayabileceğini belirtti. Raporun yazıldığı sırada 90'dan fazla ülkedeki ticari tesislerin toplam 318 gigawatt (GW) kapasitesi vardı. küresel arzın yaklaşık% 3.1'i.
Bu, rüzgar gücünün% 0,2'den daha az olduğu 2000 yılından bu yana benimsenme oranında yaklaşık on altı kat bir artışı temsil etmektedir. Buna bakmanın bir başka yolu, rüzgar enerjisinin pazar payının 15 yıldan az bir sürede dört katına çıktığını söylemek olacaktır. Bu, sadece aynı dönemde yedi kat iki katına çıkan güneş enerjisine ikinci sırada yer alıyor, ancak yine de toplam pazar payı açısından (2014 yılına kadar yaklaşık% 1) rüzgarı takip ediyor.
Dezavantajları açısından, sürekli gündeme getirilen bir konu, rüzgar türbinlerinin yerel vahşi yaşam üzerindeki etkisi ve mevcudiyetlerinin yerel manzara üzerindeki rahatsızlığıdır. Bununla birlikte, bu endişelerin genellikle rüzgar enerjisi ve diğer yenilenebilir enerji kaynaklarını itibarsızlaştırmaya çalışan özel çıkar grupları ve lobiciler tarafından şişirildiği gösterilmiştir.
Örneğin, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı tarafından yayınlanan bir 2009 çalışması, megawatt başına 1 dönümden daha azının büyük ölçekli rüzgar çiftliklerinin inşasıyla kalıcı olarak bozulduğunu ve megawatt başına 3,5 dönümden daha azının geçici olarak bozulduğunu tespit etti. Aynı çalışma, kuş ve yarasa yaban hayatı üzerindeki etkilerin nispeten düşük olduğu ve aynı sonuçların açık deniz platformları için geçerli olduğu sonucuna varmıştır.
Dünyanın her yerinde, hükümetler ve yerel topluluklar enerji ihtiyaçlarını karşılamak için rüzgar enerjisi istemektedir. Artan yakıt fiyatları, İklim Değişikliği konusundaki endişelerin artması ve teknolojinin iyileştirilmesi çağında bu hiç de şaşırtıcı değil. Mevcut evlat edinme oranında, yüzyılın ortalarına kadar en büyük enerji kaynaklarından biri olması muhtemeldir.
NASA’nın Lewis Araştırma Merkezi'nin izniyle rüzgar türbinleri hakkındaki bu videonun keyfini çıkarın:
Space Magazine'de rüzgar türbinleri ve rüzgar enerjisi hakkında birçok ilginç makale yazdık. İşte Alternatif Enerji Nedir ?, Fosil Yakıtlar Nedir ?, Farklı Yenilenebilir Enerji Türleri Nelerdir ?, Okyanus Üzerindeki Rüzgar Enerjisi (Uzaydan Yardım alarak) ve Dünya Güneş ve Rüzgar Enerjisi ile Çalışabilir mi?
Daha fazla bilgi için Nasıl Çalışır, rüzgar gücünün tarihi ve mekaniği ve NASA’nın Greenspace sayfası hakkındaki makalesine göz atın.
Astronomi Cast de konuyla ilgili bazı bölümlere sahiptir. İşte Bölüm 51: Dünya ve Bölüm 308: İklim Değişikliği.
Kaynaklar:
- Vikipedi - Rüzgar Türbini
- NASA - Değişim Rüzgarı
- Enerji Bakanlığı - Rüzgar Türbinleri Nasıl Çalışır?
- ABD Enerji Bilgi Ajansı - Rüzgar Türbinleri Türleri
