Rüzgâr enerjisi üretiminde kullanılan rüzgâr türbinleri çoğunlukla şehrin dışında, dağın tepesinde veya uzaktan görülebilen yerlerde yer almaktadır. Buralarda kurulmasının nedeni yüksek tepelerin çok rüzgâr almasıdır. Ve ayrıca büyük oldukları için şehir kesiminde yer almamaktadır. Şehir içi kullanıma uygun bir model olarak dikey eksenli rüzgâr türbinleri tasarlamışlar. Dikey eksenli rüzgâr türbini amaca yönelik kullanıma uygun yapısı ile dikkat çekmektedir. Trafik hız sınırının yüksek olduğu yollarda, araçların yüksek hızları ile birlikte oluşan hava akımları ile elektrik enerjisi üretmeyi amaçlamaktadırlar. Bu şekilde rüzgâr olmadığında bile araçların geçişiyle oluşan hava akımından enerji üretilebilmektedir.

Dikey eksenli rüzgâr türbinlerinin otoyollarda, sokak aydınlatmaları tasarımı olarak kullanılması ön görülmektedir. Sokak aydınlatma gövdelerine yerleştirilen rüzgâr türbinleri, araç geçişlerindeki hava akımı ile üretilen elektrik enerjisinden faydalanacaktır. Günümüzde şehirlerarası otoyollara ve diğer yollara bu sistem getirilse aslında hem aydınlatmalar kendi elektriğini üretecek hem de başka yerlere enerji sağlayabilecektir. İngiltere 2050 yılında karbon nötr olarak adlandırdığı hedefe bu uygulamayı da ekleyerek test etmektedir. Alpha 311 şirketiyle birlikte 2020 yılından beri test edilen bu türbinler her biri ortalama 2 metre boyunda ve tamamen geri dönüşümlü malzemelerden üretilmektedir. Bu teknolojiyi kullanmak istersek eğer üreteceği enerji 20güneş panelinin ürettiği enerjiye denk düşmektedir.  Bu türbinler hem doğa dostu hem de kendi enerjisini hatta fazlasını bile üretebilecek kapasiteye sahip. Aşağıda Alpha 311’in çalışma şeklini izleyebilirsiniz.

 

Dikey Eksenli Rüzgâr Türbini Nedir?

Dikey eksenli rüzgâr türbini tahrik milinin yere dik olduğu en eski yel değirmenleri türüdür. Yatay eksenli rüzgâr türbini aksine ana rotor mili dikey olarak çalıştığı için dikey eksen adını almaktadır. Bu türlerde bıçaklar yere dik olan dikey eksenlere doğru döner.  Ayrıca türbinler herhangi bir yönden rüzgâr yakalayabilirler. Makine yere kurulduğundan rüzgâr kulesi tasarımı ve yapımı basitleşir. Ve böylece türbin maliyeti de düşer.  Düşey eksenli rüzgâr türbinleri 2 çeşittir. Aşağıda çeşitleri ile ilgili bilgiler yer almaktadır.

• Savonius Rüzgâr Türbini

Finlandiya’lı mühendis Sigurd J. Savonius tarafından 1925 yılında keşfedilmiştir. Bu türbin, merkezleri simetrik olarak kaydırılmış kanatlar iki yarım silindirden oluşmakta olup iki yatay disk arasına yerleştirilmiştir. Herhangi bir yönde gelen rüzgârın etkisiyle, silindirin iç kısmında pozitif bir moment oluştururken dış kısmında negatif bir moment oluşturmaktadır. Oluşan bu momentlerden pozitif moment negatif momentten daha yüksek olduğundan dönme sağlanır ve bu dönme hareketi pozitif moment yönünde oluşmaktadır. Savonius rüzgâr türbini, yapısının basit olması ve kolay inşa edilmesi ile birlikte başlangıç torklarının yüksek olması gibi önemli özelliklerinden dolayı ilgi çekmektedir. Bunun sebebi, aerodinamik yapıları gereği herhangi bir yönde esen rüzgârı alabilme özelliğinden kaynaklanmaktadır. Son olarak Savonius rüzgâr türbinlerinin bakımı ve işletmesi oldukça basittir.

 

• Darrieus Rüzgâr Türbini

Fransız mühendis George J.M. Darrieus tarafından 1931 yılında icat edilmiştir. Darrieus türbininin yüksek performansa sahip olmasındaki en büyük etken kanatlarının düzgün bir aerodinamik yapıya sahip olmasıdır. Bu tip türbinlerin kanatları üzerindeki çekme gerilimi hafif bir eğime sahiptir ve bu sebeple kanatlardaki çekme gerilimleri minimuma inmektedir. Bununla birlikte kanatları geometrik formlu aerodinamik profile sahip olduğundan yüksek performanslıdır. Bu türbin yüksek hızlarda çalışabilir ve türbin; 2 veya 3 kanatlı olur. Fakat ilk hareket için bir tahrik motoru gereklidir.

Yatay ve Dikey Eksenli Rüzgâr Türbini Farkları

• Tasarım

Yatay eksenli rüzgâr türbini, uçak rotorlarına benzer rotor tipine sahip bir tasarımı vardır. Yatay eksenlide bıçakların dönen ekseni rüzgârın yönüne paraleldir. Dikey eksenli rüzgâr türbini ise milin ekseninin yere dik olduğu konumda bir tasarıma sahiptir. Özellikle yatay eksenli rüzgâr türbininin aksine dikey eksenli türbinde ana rotor mili dikey olarak çalışır.

• Rüzgâr Koşulları

Yatay eksenli rüzgâr türbini maksimum rüzgâr enerjisini yakalamak için sabit bir akış ve rüzgâr yönünün mevcut olduğu düzen altında kullanılmaktadır. Yatay eksenlide rüzgârın gidip geldiği yerlerde pek tercih edilmemektedir. Özellikle sabit bir rüzgâr akışı gereklidir onlar için. Dikey rüzgâr türbinleri ise çatılar, sahiller gibi türbülanslı rüzgâr akışlı alanlarda kullanılmaktadır.

• Makine

Yatay eksenli rüzgâr türbini, kulenin tepesine monte edilmiş rotor, şanzıman ve jeneratöre sahiptir. Dikey eksenli rüzgâr türbininin önemli bir avantajı ise herhangi bir yönden rüzgârı alabilmesidir.

Kaynakça:

• alteksan.com
• kampustenevar.com
• yesilodak.com
• Çetin, S, Genç, M, Daldaban, F.(2019).Dikey Eksenli Rüzgâr Türbinleri- Küçük Ölçekli Uygulamalar. BŞEÜ Fen Bilimleri Dergisi, 6(2), 539-551.