|
![]() ![]() |
|
Konu Araçları |
dönüşümü, elektrik, enerjisine, enerjisinin, rüzgar |
![]() |
Rüzgar Enerjisinin Elektrik Enerjisine Dönüşümü |
![]() |
![]() |
#1 |
Prof. Dr. Sinsi
|
![]() Rüzgar Enerjisinin Elektrik Enerjisine Dönüşümürüzgar nasıl elektrik üretir - rüzgar nasıl elektriğe dönüşür - rüzgar santrallerinde elektrik nasıl üretilir - rüzgar enerjisinden nasıl elektrik elde edilir - rüzgar ile elektrik nasıl üretilir Rüzgar enerjisinin kaynağı güneştir ![]() ![]() ![]() Rüzgar enerjisinin özellikleri genel olarak şunlardır: 1) Atmosferde bol ve serbest olarak bulunur ![]() 2) Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır ![]() 3) Enerjisi hızının küpü ile orantılıdır ![]() 4) Yoğunluğu düşüktür ![]() 5) Enerjisinin depolanması, başka bir enerjiye çevrilmesi ile mümkündür ![]() ![]() SINIFLANDIRMA: Rüzgar – enerji dönüşüm ( RED ) sistemleri aşağıdaki üç temel faktöre bağlı olarak sınıflandırılabilir ![]() 1) Çıkış türü a-Doğru akım b- Değişken frekans, değişke veya sabit gerilim, alternatif akım ![]() c- Sabit frekans, değişken veya sabit gerilim, alternatif akım ![]() 2)Rüzgar türbininin dönme hızı a- Değişken kanat açısı ile sabit hız b- Basit açı değiştirici mekanizmaları ile yaklaşık sabit hız c- Sabit kanat açısı ile değişken hız 3)Elektrik enerji çıkışından yararlanma şekli a- Akü gurubunda depolama b- Diğer şekillerde depolama c- Konvansiyonel şebeke sistemine bağlantı RÜZGAR TÜRBİNLERİ Rüzgar türbinleri hareket halindeki havanın enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinalardır ![]() ![]() Hareketli havadan mekanik enerji şeklinde elde edilen enerji, uygun bir kaplin ve dişli kutusu içeren mekanik aktarıcı yoluyla elektrik generatörüne aktarılır ![]() ![]() Bu tür istemde kullanılan kontrol cihazı bir yada daha fazla noktada rüzgar hızı ve yönü, mil hızları ve torkları (döndürme momenti ), çıkış gücü ve gerekliyse generatör sıcaklığını algılayarak kanat açısı kontrolü, yön kontrolü (sadece yatay eksenli makinalarda )yapmak ve rüzgar enerji girişi ile elektrik çıkışını eşlemek amacıyla generatör kontrolü için uygun sinyalleri üretir ![]() ![]() Rüzgar-elektrik sistemlerinde rüzgardan alınabilen güçten elektriksel güç çıkışına kadar olan tüm dönüşüm verimi %25-35 aralığındadır ![]() Uygulamadaki sistemlerde optimum nominal (tam yükte ) rüzgar hızının saatlik hızın yıllık ortalamasına oranı yöreye, rüzgar rejimine ve uygulanan tasarım yöntemine bağlı olarak 1 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Elektrik enerjisi elde etmek için kullanılan rüzgar türbinleri, bir iki veya üç kanadı olan yüksek hızda çalışan makinalardır ![]() # Eşit çaptaki yüksek hızlı bir rüzgar türbini düşük hızlı türbinden daha hafif, dolayısıyla daha ucuzdur ![]() # Dönme hızları yüksek olduğu için gerekli çevrim oranı daha düşüktür ![]() ![]() # Elektrik generatörlerinin çalışmaya geçmesi için gerekli başlangıç torku küçüktür ![]() ![]() ![]() Türbin kanatları sabit veya değişken açılı olurlar ![]() ![]() Sabit kanat açılı yüksek hızlı rüzgar makinalarında, generatör başlama esnasında motor gibi davranır ve dönme hızı nominal hıza ulaştığında generatöre dönüşür ![]() Regülatör sistemleri olmayan rüzgar rotorları da vardır ![]() ![]() ![]() Genellikle, rüzgar rotoru bir dişli kutusu üzerinden elektrik generatörünü sürer ![]() ![]() Rüzgar rotoru kuleye up – wind ( rüzgarı önden alan ) veya down – wind ( rüzgarı arkadan alan ) olarak yerleştirilebilir ![]() ![]() REGÜLASYON SİSTEMLERİ Uygulanan elektriksel sistem ne olursa olsun, verilen gücün mekanik regülasyonun yapılması gereklidir ![]() ![]() Frekansı generatörün kendisi tarafından düzenlenen bir doğru akım generatörünü veya bağımsız bir şebekeyi besleyen bir alternatörü süren rüzgar türbinleri takometre kullanılarak regüle edilebilir ![]() Değişken açılı kanatları olan ve sabit frekansta bir şebekeyi besleyen rüzgar generatörleri için güç regülasyonu yapmak daha iyidir ![]() ![]() Sabit frekanslı bir şebekeyi besleyen sabit kanatlı makinalar için hız regülasyonu gerekli değildir ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Bununla birlikte eğer generatör şebekeden ayrılmışsa hız artışından kaçınmak için sabit kanatlı bir makinaya frenleme sistemi koymak gereklidir: mile mekanik bir fren ve kanat uçlarına da aerodinamik fren sistemi ![]() Bağımsız sabit kanatlı makinalarda regülasyon, güç artışını rotasyonel hızın küpü ile sağlayan hiper kompunt generatörler paralelinde elektronik kontrollü değişken elektrik dirençler bulunan bir yükü besleyen ve statik kapasitörlerle paralellenmiş olan indüksiyon generatörü ile sağlanabilir ![]() ENERJİ DEPOLAMA Rüzgar gücü düzensiz bir enerji kaynağıdır ![]() ![]() ![]() Isıl Depolama: Isıl depolama birçok şekillerde olabilir ![]() ![]() ![]() Su Pompalama: Bazı hidrolik güç tasarımları için kullanılan bu sistem rüzgar enerji dönüşüm sistemleri için şimdiye kadar hiç kullanılmamıştır ![]() ![]() ![]() Atalet Depolama: Hızla dönen volanlar ( fly-wheel ) ile enerji depolama yeni bir fikir değildir ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Sıkıştırılmış Hava Depolama: Bu depolama türünde sıkıştırılmış hava bir depoya veya kemerli bir yeraltı odasına basılır ![]() ![]() ![]() Hidrojen Depolama: Hidrojen, rüzgar türbini tarafından üretilen doğru akımla suyun elektroliz edilmesi ile elde edilir ![]() ![]() ![]() ![]() Akümülatörler: Enerji depolamak için yaygın olarak kullanılır ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ELEKTRİK ÜRETİMİ Rüzgar enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümünün bir çok avantajı vardır ![]() 1) Generatör çok geniş bir alan üzerinde yüksek verimlilik, güvenilirlik ve çok az bakım ihtiyacı ile tasarımlanabilir ![]() 2) Üretilen enerji kullanım noktasına diğer kaynaklara göre daha yüksek verimle ve daha düşük maliyetle iletilebilir ![]() 3) Elektrik enerjisi diğer formlara daha kolay getirilebilir, modüle edilebilir veya çevrilebilir ![]() ŞEBEKEYE BAĞLANTI: Rüzgardan elde edilen elektrik enerjisini mevcut konveksiyonel elektrik şebekesine bağlantısına çoğunlukla rüzgar gücünün büyük geçici değişimlerine ve bu dalgalanmaların küçük tahmin edilebilirliğine bağlı olan bazı ciddi sorunlar ortaya çıkar ![]() Bölgesel veya ulusal şebekeden talep edilen güç, elektrik güç talebinin yapısı tarafından belirlenir ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Gerçekte her zaman için baz yük santralleri enerjinin büyük bölümünü ve ataletleri yüksek olduğu için gerilim ve frekans kararlılığını sağlar ![]() ![]() Rüzgar santrallerindeki durum ise farklıdır ![]() ![]() ![]() GERİLİM VE FREKANSIN SABİTLEŞTİRİLMESİ: Rotorun savrulma momenti etkisi, saniye ve dakika süresindeki dalgalanmaları düzenler, ayrıca eğer bir elektrik/elektronik regülatör , generatörün frekans ve gerilim çıkışını sabit tutuyorsa, rotorun devir sayısındaki %10 ile %15 arasındaki küçük değişimler de kabul edilir ![]() ![]() ![]() Türbin ve generatör belli bir nominal rüzgar hızına (Vnom ) göre tasarımlanır ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() |
![]() |
|