Bu çalışmada, yatay eksenli rüzgâr türbinlerinde türbinin temel enerji dönüşümleri esas alınarak teorik yeni bir model oluşturulmuştur. Bu model ile tasarım parametreleri, kanat fiziksel ve geometrik büyüklükleri değerlendirilip, moment eşitliklerinden faydalanılarak güç iletim sisteminin teorik analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, rüzgar gücünün ne oranda jeneratöre iletildiğini tahmin etmek amacıyla; yeni boyutsuz bir parametre olan türbin etkinlik katsayısı tanımlanarak analizler gerçekleştirilmiştir.
Erdem KOÇ, Mahmut Can ŞENEL
Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Samsun
ÖZET
Bu çalışmada, yatay eksenli rüzgâr türbinlerinde türbinin temel enerji dönüşümleri esas alınarak teorik yeni bir model oluşturulmuştur. Bu model ile tasarım parametreleri, kanat fiziksel ve geometrik büyüklükleri değerlendirilip, moment eşitliklerinden faydalanılarak güç iletim sisteminin teorik analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, rüzgar gücünün ne oranda jeneratöre iletildiğini tahmin etmek amacıyla; yeni boyutsuz bir parametre olan türbin etkinlik katsayısı tanımlanarak analizler gerçekleştirilmiştir.
ABSTRACT
In this study, a new theoretical model was designed based on energy conversion for basic dynamic behaviour of the horizontal axis wind turbines. By this model, dynamic behaviour of wind turbine was assessed by evaluating design parameters, geometrical and physical sizes of the blade in accordance with torque equations. Thus, effect of many parameters was analyzed. Different nondimensional parameters so called as the coefficient of effectiveness were defined in order to estimate the wind power transmitted to the generator and they were used for analyzing of the wind turbines.
- GİRİŞ
Son yıllarda yaşanan küresel ısınma ve çevre kirliliğindeki artış, birçok ülkeyi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmaya sevk etmiştir. En önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olarak rüzgar enerjisi görülmektedir [1]. Rüzgâr, güneş enerjisinin dolaylı bir ürünüdür. Güneş ışınları olduğu sürece rüzgâr olacaktır. Dünyaya ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık % 1-2’si kadarı rüzgâr enerjisine çevrilmektedir. Rüzgar enerjisinden elektrik enerjisi üretmek amacıyla günümüzde rüzgar türbinleri kullanılmaktadır. Rüzgâr türbinleri dönme eksenine göre; yatay ve düşey eksenli rüzgâr türbinleri şeklinde sınıflandırılabilmektedir. Elektrik enerjisi üretimi amacıyla ise yaygın olarak yatay eksenli rüzgar türbinleri tercih edilmektedir. Yatay eksenli rüzgâr türbinleri, rüzgârın kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürüp transmisyon elemanlarıyla jeneratöre ileten ve elektrik enerjisi elde edilmesini sağlayan sistemlerdir [2]. Tipik yatay eksenli bir rüzgar türbininin yapısı Şekil 1’de verilmiştir. Bu tip rüzgar türbinleri temel olarak; rotor, göbek, gövde, kule, dişli kutusu, jeneratör ve transformatör gibi temel elemanlardan oluşmaktadır.
Şekil 1. Yatay eksenli rüzgar türbininin temel elemanları [3]
Rüzgar türbinlerinde moment ve güç iletimi, rotordan jeneratör çıkışına kadar olan bölgede gerçekleşmekte olup bu amaçla farklı tür güç iletim sistemleri geliştirilmiştir. Bunlar; üç nokta destekli, dört nokta destekli, entegre ve doğrudan sürüşlü sistemlerdir (Şekil 2). Rüzgar türbini tasarımı ve teorik analiziyle ilgili literatürde birçok çalışma mevcuttur. Bansal ve ark. [4] çalışmalarında, türbin tasarım kriterleri (türbin seçimi, jeneratör seçimi, malzeme seçimi, yer seçimi) üzerinde durmuştur. Ata ve Çetin [5], yürüttükleri çalışmada Celal Bayar Üniversitesi Kırkağaç Yerleşkesine yerleştirilmek üzere 3 kWh enerji kapasiteli şebeke bağlantısız (otonom) üç kanatlı bir rüzgâr türbini tasarlayıp mekanik olarak enerji verimini başka bir sistemle karşılaştırmışlardır. Çetin ve ark. [6], yürüttükleri çalışmada seçilen bir uç-hız oranı için rüzgâr türbin kanat tasarımını gerçekleştirip rüzgâr türbini uç hız oranı, profil türü ve kanat sayısına bağlı olarak türbin performansını değerlendirmişlerdir. Gregg ve ark. [7], kanat eleman teorisi, uç-hız oranı (λ), güç ve verim gibi temel eşitliklerden faydalanarak rüzgar türbini için teorik bir model oluşturup bu parametrelerin değişimini analiz etmişlerdir.
Bu makalenin devamı sadece Rüzgar Enerjisi Dergisinde basılı olarak yer almaktadır,
Mobil uygulamalarımızdan indirebilir veya basılı dergi talep edebilirsiniz.
APPLE STORE uygulamamızyayında! Şimdi indirmek için tıklayın>>
ANDROID MARKET uygulamamızyayında! Şimdi indirmek için tıklayın>>
