Rüzgar Türbinleri Türleri HAWT, VAWT ve Daha Fazlası Açıklanmıştır

Çoğu Rüzgar Türbinleri hem karada hem de denizdeki rüzgar çiftliklerinde yaygın olarak görülen standart 3 bıçaklı tasarımlardır. Ancak, bir dizi farklı stiller/ tiplerde turbinler mevcut ve bu turbinlerin rüzgarın kinetik enerjisini nasıl kullanarak elde ettikleri oldukça farklıdır.

İki ana tür rüzgar türbini yatay-eksenli ve dikey-eksenli türbinlerdir. Yatay eksenli rüzgar türbinleri dönen ekseni yatay olarak yönlendirilmiştir. Genellikle 3 bıçaklı özelliklere sahiptirler ve rüzgar yönüne bakacak şekilde tasarlanmıştır. Dikey eksenli rüzgar türbinleri dönen ekseni dikey hizalanmıştır ve kinetik enerjiyi tam ters yönde kullanmak için tasarlanmıştır.

Yatay eksen ve dikey eksenli rüzgar türbinleri dışında, keşfedilmesi gereken diğer türbina iterasyonları da vardır.

En yaygın rüzgar türbini türü ‘Yatay Eksen Rüzgar Türbini’ dir. Yatay eksen olarak adlandırılır çünkü dönen eksen yataydur (aşağıdaki diyagrama bakınız).

Yatay eksenli rüzgar türbinleri, maksimum verimlilikle çalışmak için doğrudan rüzgarın geldiği yöne işaret etmelidir ve tüm başlık rüzgarı karşılamak için dönecek şekilde tasarlanmıştır. Rüzgarın yönü değiştiğinde, başlık da (veya 'yaw' olarak adlandırılan) rüzgarın geldiği yöne doğru kalabilmek için dönmelidir.

Yatay eksenli rüzgar türbinleri, arazideki rüzgarın turbulent olmayan bölgelerde daha verimli çalıştığı için, çoğunlukla düz ve açık alanlarda yer alan kara üzerindeki ve deniz altı rüzgar çiftlikleri için tercih edilir.

Boyut İçin Yapılmış

Enerji bilinci yüksek ev sahipleri için ticari olarak elde edilebilir birçok küçük ölçekli yatay eksenli rüzgar türbini olsa da, bunların büyük bir avantajlarından biri de imalatta iyi ölçeklenebilmeleridir ve ÇOK BÜYÜK yapılabildikleridir. Bu, onların rüzgar çiftlikleri için kullanılmalarının başka bir nedenidir. Beş adet 2 MW türbin yerine tek bir 10 megavat (MW) türbin inşa etmek ve işletmek çok daha maliyet etkilidir.

Dünyadaki en büyük rüzgar türbini (2021 Yazı itibarıyla) Vestas V236 türbini olup, 15 megavat (MW) güç çıkışı sunmaktadır. 236m çapında bir bıçak rotoruna sahip olan bu türbin, Özgürlük Anıtı'nın iki katından daha yüksektir! Bıçaklarının tek bir dönüşü, bir gün boyunca ortalama bir hanenin elektrik ihtiyacını karşılamaya yeterlidir.

Dikey eksenli rüzgar türbinleri

Daha az verimli ve daha az yaygın bir türbin ise ‘Dikey Eksensel Rüzgar Türbini’ dir. Dikey eksende olduğu ifade edilirken, dönen eksen dikey yukarıya hizalanmıştır.

Yatay eksenli rüzgar çiftliklerinde gördüğümüz büyük ölçeklerde dikey eksenli türbinler inşa etmek mümkün değildir. İlgili teknik sorunlar nedeniyle, Kanada'daki Quebec'te inşa edilen 110 metre boyunda ve 3.8MW kapasiteli "ÉOLE" türbini, bu ağırlığı tek bir yatakta desteklemekle ilgili mühendislik sorunları nedeniyle bu türbinden daha büyük bir dikey eksenli türbinin yapılmaması muhtemeldir. Şimdiye kadar yapılmış en büyük dikey eksenli rüzgar türbini olan bu türbinin rotor yatağı, taşıması gereken 880 ton ağırlığın altında 1993 yılında başarısız oldu. O zamandan beri çalışır durumda olmamakta ve şu anda turistler için bir merak nesnesidir.

Esneklik İçin Yapılmış

Dikey eksenli rüzgar türbinleri daha küçük olsa da, yatay eksenli türbinlere göre ana avantajları yönleme yapmaya gerek duymamalarıdır. Hepsi zamanında tüm yönlerden gelen rüzgar enerjisini toplarlar. Pervanelerin tasarımı nedeniyle, rüzgar hangi yönden gelirse gelsin her zaman aynı yönde dönerler.

Bu, şehir çatılarında ve rüzgarın sürekli değişen yönünde olduğu kalabalık alanlarda dikey eksenli rüzgar türbinlerinin rüzgar enerjisi yakalamada daha iyi performans göstermesine neden olur.

Dikey eksenli rüzgar türbinleri denk güçte bir yatay eksenli türbinden daha az yer kaplar ve sıklıkla mekan sınırlı olan alanlar için tercih edilir.

Farklı Türlerde DAVT'ler

Dikey eksenli rüzgar türbinlerinin iki ana tasarımı bulunmaktadır, Savonius ve Darrieus. Bu tasarımlar, rüzgar enerjisi yakalama yöntemleri方面 çok farklıdır.

Savonius DAVT'leri

Savonius tarzı dikey eksenli rüzgar türbinleri, rüzgar enerjisini mekanik dönel enerjiye çevirmek için sürtünme prensibini kullanır. Bir kepçe gibi çalışırlar, giren rüzgarı yakalamak için şekillendirilmiş olup, bu da sürtünme oluşturur ve böylece onu dönmeye zorlar (aşağıdaki şemaya bakınız). Rüzgar hangi yönden gelirse gelsin, her zaman kepçenin önünü ve arkasını vuracaktır - ancak kepçenin yuvarlak arka kısmı daha az sürtünme oluşturur, bu da türbinin dönmesine izin verir. Ancak, bu da bir Savonius dikey eksenli rüzgar türbininin en fazla %15'ini rüzgar enerjisini mekanik dönel enerjiye çevirebileceğini anlamına gelir.

Darrieus VAWTs

Darrieus dikey eksenli rüzgar türbinleri, rüzgar enerjisini mekanik dönel enerjiye çevirmek için kaldırma kuvveti prensibini kullanır ve Savonius tarzı dikey eksenli türbinlerden daha verimlidir. Darrieus dikey eksenli rüzgar türbinleri, uçağın kanadına benzer bir kesit şekli olan bıçakları kullanır. Rüzgar bıçağın üzerinde geçerken, aerodinamik etki kaldırma kuvveti yaratır ve bu da türbinin dönmeye başlamasını sağlar (aşağıdaki şemaya bakınız).

Bir Darrieus türbininin aerodinamik bıçakları ya düz, eğri veya heliks şeklinde olabilir (aşağıdaki şemaya bakınız).

Bunlar tümüyle Darrieus türbinleridir - rotor bıçakları tümü aynı kaldırma yaratan aerodinamik bıçaktır, ancak farklı yapılandırmalarda bulunur.

Heliks yapılandırması belki de en ilginçsidi, çünkü aynı dönel alanda bir düz bıçaklı türbinle aynı uzunlukta daha uzun bir aerodinamik bıçak içerebilir, böylece daha fazla rüzgar yakalar ve verimliliği artırır.

Diğer Tübine Tasarımları

Rüzgar türbinlerinin çoğu bu iki ana kategoriye (dikey eksen ve yatay eksen) girmektedir, ancak bu iki tasarımın normal yapılarından uzaklaşan çeşitli deneysel taslaklar geliştirilmiştir.

Rüzgar Ağacı

Paris merkezli New Wind şirketi tarafından yapılan ‘Rüzgar Ağacı’, bir Savonius dikey eksenli rüzgar türbini üzerine dayanmaktadır, ancak ağaçtaki yapraklara benzeyen birçok küçük türbin kullanmasıyla şehirsel bir dekoratif eleman oluşturmuştur.

Vortex Bladeless

Vortex Bladeless, rüzgarın kinetik enerjisini çıkarmak için tamamen farklı bir yöntem kullanan İspanyol bir şirketdir. Onların ‘türbini’ bir konvansiyonel türbin gibi görünmez, çünkü döner bir yapıya sahip değildir.

Vortex Bladeless sistemi, rüzgarın enerjisini, rüzgar-yüklü rezonans olarak bilinen bir teknik kullanarak çıkarabilen, sütun şeklinde uzun bir direk kullanır. Rüzgar sütunu geçerken, arkasında dalgalanmaya neden olur ve bu da sütunu öne geri salınımlarına veya ‘vibrasyonlara’ neden olur ve bu mekanik enerji bir doğrusal alternatörle sürdürülebilir, böylece elektrik akımı üretilir.

Döner bıçakları olmadığı için, bu tarz rüzgar jeneratörü göçmen kuşlar veya yaban hayvanlarına yönelik bir tehlike oluşturmaz.

Araç-Teknikli Tüpler

Birkaç şirket, otobanların ve otoyolların orta şeridinde yerleştirilebilecek küçük ölçekli dikey eksenli rüzgar türbinleri geliştirmeye başladı. Bu türbinler, doğal rüzgar tarafından değil, yüksek hızda geçen araçların sürekli akışı nedeniyle oluşan dalgalanma ile döner. Böylece hala geleneksel dikey eksenli rüzgar türbinleri iken, uygulandıkları durum yeniliklidir.

Çapraz-eksen rüzgar türbini (CAWT)

Çapraz-eksen rüzgar türbini, hem yatay hem de dikey türbin bıçaklarını kullanarak yepyeni bir çapraz bağlantılı yapıda deneyimsel bir dikey eksen türbini tasarımıdır. Üç dikey bıçak ve altı yatay bıçak ile, hem yatay hem de dikey yönlerden gelen rüzgar enerjisini yakalayabilir. Çalışmalar, aynı rüzgar koşullarında geleneksel bir dikey eksen türbiniye göre 2,5 kat daha verimli olduğunu buldu.

Soğutma Kulesi Yükselme Akımı Türbini

Bu tasarım, Darrieus dikey eksen rüzgar türbininin yatay olarak yönlendirilmesi ve soğutma kulelerinin tepesine yerleştirilmesi öneren yepyeni bir yapıyı içerir. Kuleden çıkan havanın atık akımından elde edilen yükselmeler, atmosfere boşa gitmek yerine türbini çalıştırmak için kullanılır.