Rüzgar enerjisi: Karada bir rüzgar çiftliği nasıl çalışır?

Rüzgar enerjisi, rüzgarın gücünden yararlanarak elektrik üretmeye dayanır, ancak sürecin perde arkasında neler olduğunu ve bir kara rüzgar çiftliğinin nasıl çalıştığını biliyor musunuz?

Birçoğumuz, “yel değirmeni” olarak yanlış adlandırdığımız bu rüzgar makinelerinden birini, ya çevrelerinde, keşfedilecek ufuklarla dolu sonsuz bir araba yolculuğunda ya da bir ekranda görmüşüzdür. Rüzgar türbinleri, Aeolus’un tasarımlarını dönüştürenlerin…kullanımımız için tükenmez bir yenilenebilir enerji kanalıGerçekte adlandırılanlar, birçok ülkenin topraklarında tarihi olarak yer alan değirmenlerle estetik açıdan birçok benzerlik taşıyan teknolojik olarak gelişmiş ekipmanlardır (çoğunlukla rüzgarın kullanımıyla elde edilen mekanik bir eylem sayesinde tahıl öğütmeye adanmıştır), ancak enerjinin kullanımı ve elektriğe dönüştürülmesi, daha sonra göreceğimiz birçok başka şeye ek olarak, onları çok farklı kılar. Öyleyse, bir kara rüzgar çiftliğinin nasıl çalıştığına ve bu tür yeşil enerjinin arkasında hangi aktörlerin olduğuna bakalım. Bu tür enerjinin nasıl çalıştığını anlamak için düşünülmesi gereken ilk şey, bir rüzgar türbininin bağımsız bir unsur değil, daha büyük ve daha karmaşık bir varlığın, bir rüzgar çiftliğinin parçası olduğudur. Küçük tüketiciler söz konusu olduğunda bağımsız rüzgar türbinleri mevcuttur, ancak bu farklı bir hikaye. Bu rüzgar türbini, hem elektriksel olarak hem de bilgi gönderme ve alma açısından, diğer rüzgar türbinleri ve bir rüzgar çiftliğini oluşturan farklı unsurlarla bağlantılıdır. Böylece, farklı elemanların sensörizasyonu ve birbirleriyle iletişimi sayesinde, rüzgar çiftliğinin işletmecisi her an her rüzgar türbininin gerçek zamanlı durumundan haberdar olur: mekanik sorunlar, üretilen enerji, elektronik sorunlar, teknik arızalar… İşte bu nedenle, bir kara rüzgar çiftliği, tüm sistemin düzgün çalışabilmesi için aşağıdaki elemanlardan oluşur:

Karadaki bir rüzgar çiftliğinin ana bölümleri

• Rüzgâr türbini: Rüzgârın, rotora hub adı verilen bir eleman aracılığıyla bağlı olan kanatlar üzerindeki fiziksel etkisi yoluyla elektrik üretmekten sorumludur. Her rüzgâr türbini, boyutuna bağlı olarak 0,5 ila 7 MW arasında değişen bir güce sahip olabilir. Üretilen enerji, orta gerilimde üretilir.trafo ve orta gerilim şalt cihazlarıÇoğu durumda türbinin içinde, istisnai durumlarda ise türbinin ayak ucunda bulunur.
• Orta gerilim elektrik şebekesi: Bunlar, rüzgar santralinin elektriğini tüketime aktaran atardamarlarıdır.
• Trafo merkezi veya bağlantı noktası: Bu eleman, üretim gerilimini iletim gerilimine yükseltmek ve üretilen enerjiyi iletim veya dağıtım şebekesine vermekle görevlidir.
• İletim veya dağıtım hatları: Yeşil enerjiyi evlerimize ulaştırmaktan sorumlu, ayırt edici kuleleri sayesinde kolayca tanınan aktörler.

Bu şekilde, türbin devreye girdiğinde, dönme hareketi sayesinde, nacelle’e yerleştirilmiş jeneratörün mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmesi sayesinde elektrik enerjisi üretmesini sağlar. Transformatör ise elektrik kayıplarını önlemek için gerilimi yükseltir ve enerji, diğer rüzgar türbinlerinin ürettiği enerjiyle birlikte yeraltı kablolamasıyla (ABD veya Brezilya gibi bazı ülkelerde bu hat havadan geçer) orta gerilim şebekesine beslenir. Bu noktada, elektrik enerjisi trafo merkezine ulaşır ve yüksek gerilime yükseltilerek iletim veya dağıtım şebekesine aktarılmasını kolaylaştırır ve elektrik kulelerinde bulunan yüksek ve orta gerilim iletim hatlarının rolü sayesinde son tüketiciye dağıtılır.

Rüzgar türbini hangi parçalardan oluşur?

Karasal rüzgar çiftliğinin temel işleyişini öğrendiğimize göre, rüzgar türbinine ayrı bir unsur olarak odaklanmanın zamanı geldi. Çünkü işleyişi, rüzgarın ürettiği enerjinin önce mekanik, sonra da elektrik enerjisine nasıl dönüştürüldüğünü temel olarak açıklar. Bunu yapmak için, önce Don Kişot’un bu modern rakiplerini oluşturan parçalara bakalım.

1. Kanatlar: Bunlar, rüzgâr enerjisini toplayıp rotoru döndüren mekanik enerjiye dönüştüren görünür güç unsurlarıdır. Boyutları, modele bağlı olarak 40 ila 165 metre arasında değişen devasa boyutlardadır.
2. Rotor: Pervaneli uçakların rotoruna benzeyen bu eleman, kanatların bağlantı noktası olan göbekten oluşur ve kanatları bir araya getirerek bir bütün oluşturur ve rüzgar hareketinin nacellenin iç kısmına iletilmesini sağlar.
3. Nacelle: Bir uçak kokpitinin muhafazası olmaktan çok uzak, dönme mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için gerekli olan karmaşık elemanları içeren kapalı bir parçadır.
   1. Çarpan: Makinenin içindeki hız değişimlerini üreterek mekanik enerjiyi jeneratöre iletmekten sorumlu olan ana elemandır.
   2. Jeneratör: Rüzgarın kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmekle görevlidir.

   Kule: Kanatların ve nacellenin yapısının dikildiği basit bir dev direk olmasının yanı sıra, bu büyük silindir, elektriğin doğru dağıtımı için temel unsurları da içerir:

   1. Kablolama: Kulenin içinden geçer ve yeni oluşturulan elektrik enerjisini iç elemanlar aracılığıyla iletir.
   2. Transformatör: Kulenin içinde veya dışında olabilen bu eleman, kayıpları önlemek için elektriği orta gerilime yükseltmekle görevlidir.
   3. Orta gerilim şalt cihazları: Ev tipi şalterlere benzer kritik bir elemandır; hem normal koşullarda hem de belirli anormal koşullarda üretilen akımın iletilmesini veya akışının kesilmesini sağlayan mekanik bir anahtarlama cihazıdır (açma ve kapama). Temel işlevi, trafoyu olası sorunlara karşı korumaktır.
4. Temel: Bu, rüzgar türbininin tüm ağırlığını destekleyen ve onu zemine sabitleyen elemandır.
5. Orta gerilim şebekesi: Tesisin tamamından geçen ve üretilen yenilenebilir elektrik enerjisinin tahliye edilmesini sağlayan atardamarlardır.