Rüzgar enerjisinin verimliliği

rüzgar enerjisi verimiliği

Alternatif enerji kaynaklarını sayacak olursak aklımıza gelecek olan başlıca çeşitli bellidir: Güneş, rüzgar, dalga, vs. vs. Bu yöntemlerle hem teorik olarak hem pratik olarak enerji üretilebilmektedir evet… Ama her enerji yönteminde olduğu gibi yenilenebilir enerji çeşitlerinde de hiçbir zaman gerçekte elde edilen, teorik hesaplamalara bire bir uymamakta ve bazı kayıplar olmaktadır. İşte yenilenebilir enerji kaynaklarına yöneltilen eleştirilerin başında da bu husus gelmektedir: Verimlilik…

Yani alternatif enerji kullanımına sıcak bakmayanlar iddia etmektedir ki; yenilenebilir enerjiye yapılan yatırım, çok uzun sürede geri dönüş sağlamakta ve verilen emeğe değer bir karşılık sunmamaktadır. Gerçekten öyle midir? Yenilenebilir enerjide meydana gelen bu kayıplar gerçekten bu kadar büyütülecek cinsten midir? Tamamen somut bilgiler ve rakamlar eşliğinde nacizane bir inceleme yapalım dedik.

İncelemeye başlamadan önce şunu belirtelim: Bu yazının amacı alternatif enerjiye karşı olanlara karşı savunma değil, yenilenebilir enerjinin verimliliğini merak edenleri bilgilendirme amacı gütmektedir. Yenilenebilir enerjinin, diğer enerji yöntemlerine karşı savunmaya muhtaç bir durumu yoktur.

Evet; şimdi de rüzgar enerjisinin verimiliğine ve yatırımcısına vereceği yüzdelik karşılığa değineceğiz. Verimlilikten önce rüzgar türbinlerinin çalışma prensibini merak edenler “Rüzgar enerjisinden nasıl elektrik üretilir?” adlı yazımızı okuyabilirler.

rüzgar türbinleri verimli midir?

Rüzgar türbini verimi

Rüzgar enerjisini kullanmak için dünyada neredeyse tek yöntem rüzgar türbinleridir. Dolayısıyla bu kule şeklindeki üç kanatlı yapıların verimini incelemek daha uygun olacaktır.

Direkt olarak yüzdeyi duymak istiyorsanız başından söyleyelim: Günümüzde rüzgar türbinlerinin verimi %20-30 arasında değişmektedir. Normal standartlara göre bir miktar düşük olabilse de telaşlanmayın; %30 gibi oranlar, bugün kullandığımız birçok enerji üretim yöntemi için gayet normaldir.

Konuya yeni giriş yapan arkadaşlara açıklayacak olursak; bu %20-30 oranı neyi ifade etmektedir? Formüllerle yapılan hesaplamalara göre; yeni teorik olarak esen bir rüzgardan üretebileceğiniz enerjiyle gerçekte rüzgar türbininden alınan enerji arasındaki orandır bu. Örneğin; formüller size belli bir hızda esen rüzgardan 100 birim enerji üreteceğinizi söylüyorsa; türbindeki çıkışa kadar yaşanan kayıplardan sonra elde edeceğiniz enerjinin 20-30 birim arasında olması demektir.

Konuya yabancı olmayan arkadaşlar için temel formülü verecek olursak; bir “A” alanına “v” hızıyla “t” zamanda ilerleyen rüzgarın taşıdığı kinetik enerji şu formülle hesaplanır:

E=A.v.t.p.1/2.V(kare)

Burada “p” havanın yoğunluğunu ifade etmektedir. Kurulan denklemin mantığı da basittir: Birim hacimli havanın sahip olduğu kinetik enerji (p.1/2.v(kare)) ile ilerleyen havanın hacminin (A.v.t) çarpımı.

O zaman gökyüzünde bedavaya hareket eden bu havanın taşıdığı enerji nereye gitmektedir? Şöyle ki arkadaşlar; havanın bu kinetik enerjisini bizim kullanabileceğimiz forma dönüştürene kadar, yani ehlileştirene kadar sürtünmelerden, akım değişimlerinden ve çeşitli sebeplerden dolayı sahip olunan potansiyelin önemli bir kısmı harcanmaktadır.

Rüzgar enerjisini anlatan yazımızdan da çalışma prensibini hatırlarsınız:

Hava ile pervaneler arası sürtünmeydi, pervane ve şaftın dönmesiydi, buradaki mıknatıslarla alternatif akım elde edilmesiydi, bu AC’nin doğru akıma çevrilip depolanmasıydı derken bütün bu basamaklar başlangıçta alınan enerjinin bir kısmını feda etmeyi gerektirmektedir. Yeri gelmişken basit bir tanımını yapacak olursak verimliliğe odaklanmak isteyenlerin; yukarıdaki kayıp sebeplerinden herhangi birinin etkisini azaltmayı başarması gereklidir.

Bu kayıpların sayısal olarak hesaplanması rüzgar türbininden alınacak yaklaşık verim ise çok daha karmaşık formüller ve analizler yardımıyla yapılmaktadır.

Rüzgar enerjisinden en fazla ne kadar verim alınabilir?

Geldik en kritik sorulardan birine… Türbinin mekaniğindeki kayıpların ortadan kalktığını var sayalım. Rüzgarın sahip olduğu kinetik enerjinin %100’ü dönüştürülebilir mi? Kesinlikle hayır arkadaşlar!… Doğada herhangi bir yöntemi %100 verimle kullanmak mümkün değildir. Olur da Youtube’da falan o bedava enerji videolarını izlerseniz sakın inanmayın.

Buradaki yüzdeyi hesaplamak içinse başka bir temel kuralı bilmemiz gereklidir: Akım borusu. Açıklayalım:

Bir rüzgar türbini yukarıda verdiğimiz formüle dayanarak; gelen rüzgarın tamamını soğurabilseydi teorik verimin %100 olması mümkün olurdu. Soğurmaktan kastedilen nedir? Türbin kanadına çarpan rüzgarın hızının 0’a düşmesi ve hızın tamamının kanada iletilmesi demektir, ki bu mümkün değildir. Gelen rüzgar türbine çarptıktan sonra da belli bir hızla yoluna devam eder. İşte rüzgarın girdi hızıyla çıktı hızı arasındaki bağıntılar kurularak yapılan bu hesaplamalara “akım borusu” adı verilir. Akım borusunun bizlere söylediğine göreyse rüzgar türbinin üretebileceği maksimum enerji; gelen rüzgarın kinetik enerjisinin %59’udur. Yani türbin içindeki kayıpları saf dışı bırakabilirseniz; “bugünkü rüzgar türbini formunda” ve “bugün sahip olduğumuz dahilinde” rüzgardan alabileceğiniz verim bu kadardır.

Zihinlerde canlanması açısından buna da somut bir örnek verelim: Dünyadaki tüm kıyılarda 100 m yükseklikte esen rüzgar hesaba katıldığında 1700 TeraWatt gibi muazzam bir enerjiyle karşılaşırız. Ama bunun bildiğimiz elektrik enerjisine dönüştürülebilir payını sadece 70-170 TeraWatt (TW)’lık kısım oluşturmaktadır.

Rüzgar enerjisi verimsiz midir?

Öncelikle bu soruyu kocaman bir “hayır” ile cevaplayalım. Günümüzde rüzgar türbinlerinin verimi %20-30 arasında olabilir. Fakat yaklaşık 10 yıl öncesinde yaşanan akım değişimindeki verimsizlik, inventerden dolayı meydana gelen manyetik kirlilik gibi sorunların büyük ölçüde çözüldüğü düşünülürse; gelecek yıllarda yapılan ar-ge çalışmaları ile diğer sorunların da adım adım çözülmesi işten bile değildir. Bu yüzden mutlaka yatırımcılarımızı alternatif enerjilere teşvik edelim; alternatif enerji üzerine çalışmak isteyen genç beyinlerimizden yardımlarımızı esirgemeyelim..:)

Yazımızı bitirirken verimlilik etklenlerini de iki satı halinde belirtelim:

Rüzgar verimini etkileyen değiştirilemez etkenler: rüzgar hızı, rügar yönü ve sürekliliği

Rüzgar verimini etkileyen değiştirilebilir etkenler: pervanelerin rüzgarı alış verimi, sürtünmeler, akım değiştirmede ve depolamada, depolanan enerjinin şebekeye verilmesinde yaşanan kayıplar, vs.

Bunlar da ilginizi çekebilir!

2 yorum

  1. heslerde verim 85 95 arası değişiyo hala ülkedeki potansiyel hes ler yapılmadan rüzgara yatırım yapmak sadece gelecekteki gelişmeler açısından karlı bir yatırım gibi geliyor bana bunun hakkında ne düşünüyorsunuz.

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*