RÜZGAR TÜRBİN TİPLERİ VE RÜZGARDAN ELDE EDİLEBİLECEK ENERJİNİN BELİRLENMESİ Dr. Ali Vardar.

... konulu sunumlar: "RÜZGAR TÜRBİN TİPLERİ VE RÜZGARDAN ELDE EDİLEBİLECEK ENERJİNİN BELİRLENMESİ Dr. Ali Vardar."— Sunum transkripti:

1 RÜZGAR TÜRBİN TİPLERİ VE RÜZGARDAN ELDE EDİLEBİLECEK ENERJİNİN BELİRLENMESİ
Dr. Ali Vardar

2 RÜZGAR TÜRBİN TİPLERİ

3 Rüzgar türbin tipleri ve kullanım yerleri
Rotor Tipleri λ Uç hız oranı Cp Güç katsayısı RPM Devir Sayısı Tork Kullanım Yeri PERVANE TİPİ 10 0,42 Yüksek Alçak Elektrik Üretimi DARRIEUS TİPİ 6 0,40 CYCLOGIRO TİP 4 0,45 Orta Üretimi veya Su pompalama ÇOK KANATLI TİP 0,35

4 Rotor Tipleri λ Cp RPM Tork Kullanım Yeri YELKEN KANAT TİPİ 4 0,35
Uç hız oranı Cp Güç katsayısı RPM Devir Sayısı Tork Kullanım Yeri YELKEN KANAT TİPİ 4 0,35 Orta Elektrik Üretimi FAN TİPİ 1 0,30 Alçak Su Pompalama SAVONIUS TİP 0,15 Yüksek HOLLANDA TİPİ 2 3 0,17 Su pompalama veya Değirmen

5 Rüzgar türbinleri başlıca üç gruba ayrılabilir:
1-Yatay eksenli rüzgar türbinleri 2-Düşey eksenli rüzgar türbinleri 3-Diğer rüzgar türbinleri

6 Yatay eksenli rüzgar türbinleri:
a-) Klasik rüzgar türbinleri b-) Yavaş rüzgar türbinleri c-) Hızlı rüzgar türbinleri

7 Klasik rüzgar türbinleri

8 Yavaş rüzgar türbini

9 Hızlı rüzgar türbinleri

10 Hızlı rüzgar türbinleri

11 Hızlı rüzgar türbinlerinde kanatlar

12 Hızlı rüzgar türbinlerinde farklı güç aktarım dizaynları
Göbek Rotor Şaft Dişli kutusu Jeneratör Kule Gövde Hızlı rüzgar türbinlerinde farklı güç aktarım dizaynları

13 Danimarka dizaynının iç görünüşü
Göbek Rotor Şaft Dişli kutusu Jeneratör Kule Gövde Danimarka dizaynının iç görünüşü Danimarka dizaynı

14 Şaftsız dizaynının iç görünüşü
Göbek Rotor Şaft Dişli kutusu Jeneratör Kule Gövde Şaftsız dizaynının iç görünüşü Şaftsız dizaynı

15 Çok kutuplu halka (Multipole ring) jenerator dizaynının iç görünüşü
Göbek Rotor Şaft Dişli kutusu Jeneratör Kule Gövde Çok kutuplu halka (Multipole ring) jenerator dizaynının iç görünüşü Çok kutuplu halka (Multipole ring) jenerator dizaynı

16 Hızlı rüzgar türbinlerindeki gelişim süreci

17 Düşey eksenli rotor tipleri
Savonius-Rotor Darrieus-Rotor Cyclogiro-Rotor Düşey eksenli rotor tipleri

18 Darrieus ve Savonius tipi rüzgar türbinleri

19 Diğer rüzgar türbin tipleri

20 Diğer rüzgar türbin tipleri

21 RÜZGARDAN ELDE EDİLEBİLECEK ENERJİNİN BELİRLENMESİ

22 D h v v1 v2 Rüzgarın rotor düzlemine gelişinin şematik görünüşü

23 Rüzgarın rotor düzlemine gelişi

24 Rüzgarın rotor düzlemine gelişi ve rotor düzlemini terk edişi

25 v2 : rotor düzleminin arkasındaki rüzgar hızı
v1 : rotor düzlemindeki ortalama rüzgar hızı v : rüzgar türbini rotor düzleminin önünde esen rüzgarın hızı, v2 : rotor düzleminin arkasındaki rüzgar hızı

26 Hareket halindeki havanın kütlesi Enerji Rüzgar hızı

27 Güç

28 Hareket halindeki havanın birim zamandaki kütle miktarı
Havanın yoğunluğu (kg/m3) Rotor düzlemine gelen hava kütlesinin kesit alanı (m2) Rüzgar hızı (m/s)

29

30 İdeal güç katsayısı (Betz katsayısı)
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Hız oranı (v 2 /v) İdeal güç katsayısı (Cp) İdeal güç katsayısı (Betz katsayısı)

31 Mekanik-teknik verimlilik
İdeal güç katsayısı Mekanik-teknik verimlilik

32 teorik olarak maksimum
Güç Eğrileri 1000 teorik olarak maksimum kullanılabilir güç 800 rüzgardaki güç 600 gerçek güç eğrileri Güç ( W/m2 ) 400 200 stall kontrollü pitch kontrollü 5 10 15 20 25 Rüzgar Hızı ( m/s ) Rüzgardan elde edilebilecek enerji ile ilgili güç eğrileri

33 Boşluklu ve göbekli rotorlar

34 Rotorun gerçek çapı Süpürme alanı çapı

35 Dikey rüzgar profili Sınır Katmanı Yüzey Katmanı 6 5 4 3 2
1 Rüzgar Hızı ( m/s ) Geostrophic Rüzgar Şehir Çim Su Yükseklik ( m ) Dikey rüzgar profili

36 Yeryüzünden 15 m’ye kadar olan yükseklikler için:
Yeryüzünden 15 m’nin üzerindeki yükseklikler için: rüzgarın aşağı yükseklikteki hızı rüzgarın yukarı yükseklikteki hızı yukarıda esen rüzgarların yerden olan esme yükseklikleri aşağıda esen rüzgarların yerden olan esme yükseklikleri

37 Örnek Problem: SORU: 10 metre yükseklikte ölçülen rüzgar hızı 5 m/s olduğuna göre 40 metre kule yüksekliğine sahip bir rüzgar türbininin alacağı rüzgar hızı değerini hesaplayınız.

38 CEVAP: h : 10 m v : 5 m/s h’ : 40 m v’ : ? 6,6 m/s

39 Rüzgar hızının yerden yüksekliği
h yüksekliğindeki rüzgar hızı Rüzgar hızı yükseklik faktörü Von Karman sabiti (0,4) Yer yüzeyindeki engellerden kaynaklanan pürüzlülük uzunluğu

40 Pürüzlülük sınıfı ve pürüzlülük uzunluğu tablosu.
Uzunluğu (m) Enerji Göstergesi (%) Yüzey şekli 0,0002 100 Su yüzeyleri 0,5 0,0024 73 Açık araziler (Beton, uçaklar için iniş alanı, otoban, biçilmiş çim vb.) 1 0,03 52 Uzak aralıklı yapılara sahip çitsiz ve engelsiz açık tarımsal araziler. (Çok hafif engebeli) 1,5 0,055 45 Birkaç binalı ve 1250 m mesafeli 8 m yüksekliğinde çitlere sahip tarımsal araziler. 2 0,1 39 Birkaç binalı ve 500 m mesafeli 8 m yüksekliğinde çitlere sahip tarımsal araziler. 2,5 0,2 31 Pek çok bina, çalı ve bitkiye sahip, yada 250 m mesafeli 8 m yüksekliğinde çitlere sahip tarımsal araziler. 3 0,4 24 Köyler, küçük şehirler, çok yada yüksek çitli tarımsal araziler, ormanlar, çok yoğun ve pürüzlü bölgeler. 3,5 0,8 18 Yüksek yapılara sahip büyük şehirler 4 1,6 13 Yüksek binalara ve gökdelenlere sahip büyük şehirler

41 Örnek Problem: SORU: 10 metre yükseklikte ölçülen rüzgar hızı 5 m/s olduğuna göre 40 metre kule yüksekliğine sahip bir rüzgar türbininin alacağı rüzgar hızı değerini hesaplayınız. Rüzgar türbini bir köyde bulunmaktadır.

42 7,15 m/s CEVAP: h : 10 m v : 5 m/s z0 : 0,4 (Çizelgeden) h : 40 m
k : 0,4 (Sabit) h : 40 m v : ? 7,15 m/s

43 Bir rüzgar türbininden
maksimum enerji üretimi: Rüzgar türbini yüksekliği Rüzgar türbin rotorunun çapı Rüzgar türbin rotorunun aerodinamik yapısı Hava yoğunluğu Rüzgar hızı

44 DİNLEDİĞİNİZ VE KATILIMINIZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM…
Dr. Ali Vardar