Fransız mucit Georges Jean Marie Darrieus tarafından 1931 yılında ABD patent ofisinden alınan ilk patentin üzerinden 90 yıl geçtikten sonra ilgiyi tekrar üzerine çekmeyi başaran Darrieus tipi düşey eksenli rüzgâr türbinleri, gelişen analiz ve imalat teknolojisi ile birlikte ticari kullanım alanını her geçen gün artırıyor. [1]
Sahip oldukları tasarım sebebiyle rüzgârın esme yönünden bağımsız olarak elektrik enerjisi üretebilen düşey eksenli rüzgâr türbinleri, rotorun içerisinde oluşan türbülanslı, incelenmesi güç akış yapıları nedeniyle uzun yıllar boyu gizemini korumuştu. Özellikle bilgisayar teknolojisinin gelişmesi ile geçtiğimiz 20 yıl içerisinde detaylı şekilde incelenebilir hale düşey eksenli rüzgâr türbinleri, aynı süreçte hızlı bir gelişime şahitlik etti. Rüzgârın sık yön değiştirdiği ve türbülans oranının görece fazla olduğu sahalarda bile enerji üretimine devam edebilen düşey eksenli rüzgâr türbinleri, mevcut rüzgâr enerji santrallerinin içerisinde boş bırakılan alanlara kurularak santralin kurulu gücünü artırabiliyor. Çalı-Ağaç Konsepti olarak literatüre geçen kavram ilk olarak 2004 yılında ortaya atılmış ve sektör tarafından kabul görmüştür. (Şekil 1) [2]
Enerji depolama teknolojilerindeki hızlı gelişmeler ve uluslararası pazarda dağıtık enerjiye geçişin hızla yaşandığı günümüzde, son kullanıcıların rüzgâr enerjisinin maksimum oranda faydalanabilmesini hedefleyen küçük güçlü rüzgâr türbinleri pazarında ciddi bir hareketlilik gözleniyor.
Bu amaçla uluslararası pazardaki rekabete %100 yerli çalışmalarıyla katılan XGEN Enerji, bir süredir üzerinde çalıştığı ilk ürününün ticarileşme sürecinde sona yaklaştı. Düşey eksenli rüzgâr türbinleri üzerine akademik olarak doktora ve yüksek lisans düzeyinde çalışan mühendisleriyle XGEN Enerji tarafından geliştirilen WIND-ER markalı ürün, teorik tasarım sürecinin ardından prototip imalatı da gerçekleştirilerek edilerek sahaya indirildi. (Şekil 2) Geliştirme sürecinin bir kısmını Dokuz Eylül Üniversitesi Teknoloji Geliştirme Bölgesi’nde tamamlanan ürün; 5.2 m2 süpürme alanına sahip olarak yıllık enerji üretimini maksimize edecek şekilde tasarlandı.
Gerek akademik geliştirme sürecinin gerekse Ar-Ge faaliyetlerinin %100 yerli mühendislik ile tamamlanmasının ardından üretilen prototipin de yerlileştirilmesi için çalışmalar devam ediyor.
WIND-ER 5.2’nin tasarımında NACA4418 kanat profili tercih edildi. Üzerindeki kamber açısı ile simetrik NACA0018 profilinin geliştirilmiş versiyonu olan NACA4418; özellikle kalkış sırasındaki torkunu artırarak daha düşük rüzgâr hızlarında türbinin harekete geçmesini sağlıyor.
Prototip imalatı ardından gerçekleştirilecek saha deneylerinde Rüzgâr Türbinleri Güç Ölçümlerinde kullanılan uluslararası standart olan IEC61400-12’nin 2017 yılında yayınlanan 2. versiyonunda önerilen yönergeler takip ediliyor. Bu amaçla İzmir’de kurulan test sahasında bir adet WIND-ER ve rüzgâr ölçüm istasyonundan eş zamanlı veri alınarak değerlendiriliyor.
Rüzgâr türbini üzerinden dönüş hızı; güç ve şarj edilen enerji gibi parametreler ölçülürken; rüzgâr ölçüm istasyonu üzerinden ise rüzgâr hızı; rüzgâr yönü; sıcaklık; nem ve basınç gibi türbinin performansına etki edecek meteorolojik parametreler ölçülüyor. 1Hz sıklıkla eş zamanlı olarak toplanan veriler 10dk’lık ortalamalar olarak kaydediliyor ve XGEN Enerji’nin mühendisleri tarafından eş zamanlı olarak inceleniyor.
Ürünün üzerinde bulunan kontrol ünitesi üretilen enerjinin akülere depolanmasını; fazlasının ise kontrollü olarak ısıya dönüştürülmesi için yük ünitesin sevk edilmesini sağlıyor. Mevcut saha testleri standartların yönlendirdiği şekilde şebekeden bağımsız halde yürütülen ürünün bir sonraki versiyonu ise şebeke bağlantılı ve minimum 10kW güçte olması planlanıyor.
[1] Darrieus; G. J. M. (1931). Patent-Turbine having its rotating shaft transverse to the flow of the current. USA.
[2] Thomas; R. N. (2004). Patent-Coupled vortex vertical axis wind turbine. USA.
Yazan: İskender Kökey, XGEN Enerji
