Suni rüzgardaki enerji potansiyeli

365 gün 24 saat kesintisiz ve dilediğin hızda rüzgârı suni olarak üret ve enerjiye dönüştür.

Suni olarak rüzgâr üretilmesi için, tabiatta rüzgârın nasıl oluştuğuna bakmak gerekir. Bir yerde ısı yükselir, hava ısındığı için basıncı artar ve düşük basınçlı yere hareket eder. Isınan hava yükselir. Bunun günlük hayattaki en yakın örneği bacalardır. Her bacada dikey olarak bir hava akımı oluşmaktadır. Fakat bu küçük hava akımından enerji üretemezsiniz ya da üreteceğiniz enerji hiçbir derdinize derman olmaz. Biz 100 MW’lardan söz ediyoruz. Bu çapta enerjiyi üretebilecek hava akımını suni olarak üretmek ve 365 gün, 24 saat kesintisiz halde bunu sağlamak mümkün olabilir mi? Evet bu mümkündür. Türkiye’nin yaklaşık 70.000 MW’lık böyle atıl bir potansiyeli var. Şayet bu yöntem yaygınlaşırsa, Türkiye elektrik enerjisi için tüm fosil yakıtlara bağımlılığını ortadan kaldırabilir.

Dikey olarak rüzgâr üretip bundan elektrik enerjisi üretme fikri ilk olarak 1978’de Stuttgart Üniversitesinden Profesör Schlaich tarafından önerildi. Güneş Bacası adını taşıyan bu model sera alanı, baca ve türbinden oluşmaktadır. Bir cam seranın altındaki hava gündüz saatlerinde güneş tarafından ısıtılır. Isınan hava yükselir prensibinden hareketle, yükselen hava bacaya yönlendirilir ve bacada dikey bir rüzgâr üretilir. Üretilen rüzgârdan uygun bir türbin vasıtasıyla elektrik üretilir. Model 1982-85 yılları arasında İspanya Manzanares’te  bir prototipte denendi.  200 metre yüksekliğindeki bu prototipte 50 kW enerji üretilebildi. 2005 yılında Enviro Mission firması Avusturalya’da 200 MW kapasiteli Mildura santralini inşa ettiğini ilan etti. Mildura, baca etrafında dikey olarak konumlanmış 32 türbin, 5 km çapındaki kolektör alanı ve 1000 metre yüksekliğindeki bacasıyla devasa bir tesistir. Enviro Mission firmasının internet sitesinde belirttiği tablolara göre toplam 750 Milyon Dolara mal olan bu tesisin maliyetinin %49’u kolektör, %25’i baca, geri kalanı ise diğer maliyetlerden kaynaklanmakta ve tesis kendisini 11 yılda ödeyebilmektedir.

Güneş Battığında Ne Olacak?

Güneş Bacalarının başlıca dezavantajları arasında ilk sırada sistemin gece çalışmaması, bir diğeri de büyük bir kollektör alanı ve çok yüksek bir baca gerektirmesidir.  Bu alanda ülkemiz üniversiteleri dahil dünyanın birçok üniversitesinde çok sayıda akademik yayın yapılmış ve küçük prototipler denenmiştir. Sistemin 24 saat kesintisiz çalışmasını temin etmek için, kollektör zeminine içi su dolu boruların döşenmesi veya tuzhidratların serilmesi önerilen çözümler arasında gelmektedir. Böylece gündüz güneşten alınan enerjinin bir kısmı suya veya tuzhidratlara depolanır, güneş battıktan sonra depolanan bu ısı ile sera içindeki hava ısıtılmaya devam eder. Bu sayede sistemin 24 saat kesintisiz çalışması temin edilir.

Bu alandaki çalışmalara her yıl yenileri katılmaktadır. Japonya’nın Kyushu Üniversitesinde 2014 yılında yayınlanan bir yayına göre, silindirik baca yerine yayvan baca kullanıldığında verimin 6 kat yükseldiği bulgulamıştır. ABD ve Kanada’da yapılan çalışmalarda ise Vortex oluşturarak yüksek bacaya gerek kalmadan verimin çok önemli oranda yükseltilebileceği vurgulanmaktadır.

Ülkemizde De Bu Alanda Sevindirici Gelişmeler Var

Ülkemizde 2009 yılında Dr. Nurettin AYDIN tarafından Patent başvurusu yapılan ve incelemeli patent belgesi verilen çalışmada ise, aynı yöntemi güneş yerine diğer termal kaynaklarla çalıştırmayı konu edinmektedir. Bu projeye göre güneş yerine 24 saat kesintisiz ısı sağlayacak olan jeotermal, termik santral atıl ısıları, sanayi atıl ısıları kullanılması hedeflenmektedir.

Dünyada elektrik enerjisinin yaklaşık %75-80’ni ülkemizde ise yaklaşık %65’i buhar türbinlerinden elde edilmektedir. Buhar türbinleri kızdırılmış su buharı ile çalışırlar ve su buharından yeterli basıncı elde etmek için en az 150 derecelik bir ısıl kaynağa ihtiyaç vardır. Cogeneration ve ikincil akışkanlara rağmen tüm termik santrallerde önemli bir ısıl atık oluşmaktadır. Yerleşim yerlerine yakın santrallerde bu atığın bir kısmı kışın evsel ısıtmada kullanılmaktadır, fakat yazın evleri ısıtamazsınız. Üstelik elektrik enerjisi üretmek daha öncelikli bir ihtiyaçtır.

Termik santrallerin yaklaşık 40.000 MW’lık ısıl atıkları soğutma kuleleri vasıtasıyla tabiata salınmaktadır. Bunlara ilaveten enerji üretiminde değerlendirilemeyen orta sıcaklıkta çok sayıda jeotermal kaynağımız vardır. Türkiye’nin jeotermal potansiyeli yaklaşık 32.000 MW dolayındadır ve bu kaynakların %94’ü 150 derecenin altında olduğu için enerji üretiminde kullanılamamaktadır. Yani sadece atıl jeotermal kaynaklarımız ve termik santrallerimizin soğutma atıklarında 70.000 MW dolayında bir enerji heba olmaktadır. Bunların yanına tüm sanayi kollarındaki atıl ısıları ekleyin. Neredeyse bir o kadar da buralarda atıl haldedir.

150 derecenin altında olan bu âtıl enerji kaynaklarını elektrik enerjisine dönüştürebilecek en ekonomik kaynak, Suni Rüzgâr Bacasıdır. Bu kaynaklar buhar türbinini çevirmek için düşük sıcaklıkta kalabilir, oysa ortalama 25 derce olan havayı ısıtıp dikey rüzgâra dönüştürmek için oldukça iyi bir kaynaktır. 50 derecenin üstünde ve enerji üretimi için kayda değer bir hacmi olan tüm ısıl atıklar bu yöntemle elektrik enerjisine dönüştürülebilir.

Suni Rüzgâr Bacası sıvı veya buhar fazındaki bu tür atıl kaynakları değerlendirerek temiz enerji üretmeyi vaat etmektedir. Türkiye’de sadece jeotermal ve termik santral atıkları değerlendirilecek olursa 70.000 MW ‘lık bir kapasite söz konusudur ki bu da mevcut enerji üretimimize yakın bir değerdir.

Sistem son derece basit ve anlaşılırdır. Elinde bol miktarda sıcak su veya atık buhar var. Bunlarla havayı ısıt, bacaya yönlendir, rüzgâr üret. Rüzgârın hızını da baca giriş çapı üzerinden dilediğin gibi düzenle. Yılın her günü 24 saat kesintisiz ve dilediğin hızda rüzgârdan elektrik üret. Hızla gelişen bu teknik yakın zamanda piyasada temiz enerji kaynağı olarak yerini alacaktır.

Dr. Nurettin AYDIN

Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı