Dikey Eksenli Rüzgar Türbini Tasarımı

Sürü halindeki kuşların ve balıkların uygulamış olduğu mühendislik harikası akışkanlar mekaniği, bu kez rüzgar türbinleri için gündemde. Açık ve rüzgar akışı nedeniyle birbirlerine engelleyici olmayacak bir şekilde dizayn edilen dikey eksenli rüzgar türbinleri birçok avantaja sahip.

A- A+

11.11.2017 tarihli yazı 11916 kez okunmuştur.

Türbülans bilimi, akışkanlar mekaniği olarak bilinmektedir. Hayvanların yüzme ve uçuşunun arkasındaki fizik, onlarca yıldır akışkanlar mekaniği kavramlarını kullanarak incelenmiştir. Bir kaz tüyünün her vuruşu, bir balık kuyruğunun her yıkanmasında vb. hemen hemen her harekette türbülans mevcuttur. Bu, sızıntı yapan suyun veya havanın vorteks olarak bilinen küçük girdaplarda kaybolmasına neden olur. Birleşen vorteksler ise güçlü bir rüzgar akımı oluşturabilir.

Rüzgar çiftliklerinin yatay veya dikey türbinleri tercih etmelerine bakılmaksızın, hepsi de temel bir zorlukla karşı karşıyalar: Rüzgar türbinleri rüzgardan enerji toplamakta ve verimliliği en üst düzeye çıkarmak için çoğu modern rüzgar çiftliklerindeki türbinler çok uzakta yerleştirmeli ve süreç içinde geniş araziler kaplanmaktadır. Fakat Stanford Üniversitesi'nde görev yapan Profesör John Dabiri’nin yaptığı araştırmaya göre artık bu durum tersine dönebilir. Yapılan araştırmaya göre türbinlerin etrafında binanın veya başka bir rüzgar türbininin olması hava akışı sonucunda rüzgarın daha verimli olacağı ve türbinin dizaynında etkili olabileceği sonucuna varıldı. Aynı akışın kuş sürülerinde ve deniz canlılarında da görülmesi bu sonuca varılmasını destekledi.

► İlginizi Çekebilir: Rüzgar Türbinleri Neden 3 Kanatlıdır?

Dabiri, varılan etkileyici rakamlar sonucunda düşünceleri bir kez daha değiştirerek dikey eksenli türbinlere dikkat çekti. Yatay eksenli türbinlerin yerine, bıçakları yan tarafına çevrilmiş buğday hasat makinasına benzeyen daha kısa dikey eksenli türbinler kullanmayı seçti. Kanatların etrafından geçen rüzgar akışının hızlandığı alanlara ikinci bir türbin yerleştirilerek, rüzgar etkisinden uzak bir türbin olsa bile bu akıştan yararlanarak daha fazla güç üretilebileceği söylendi.

► İlginizi Çekebilir: Rüzgar Türbinlerinin Topraklanması

Yatay eksenli türbinlerin aksine dikey eksenli türbinler doğaya daha az zarar vermektedir. Rüzgar yönüne doğru kurma zorunluluğu olmayan dikey türbinler, daha kısa olduğu için jeneratör ve bileşenleri zemine daha yakındır. Bu şekilde çalışması daha kolay ve sabitlenmesi daha ucuzdur. Bu belirgin avantajlara rağmen dikey eksen türbinleri, nispeten düşük verimlilikleri ve oluşturduğu karmaşık türbülans modelleri nedeniyle lehine düşmüşlerdir.

Dabiri'ye göre, çalışma hala gelişme aşamasındayken, bir rüzgar çiftliğinin ideal düzenlemesi konusu devam etmekte olan bir çalışma olmaya devam ediyor. Nihai hedef, belirli bir araziden daha fazla güç kazanarak kısmen elde edilebilecek rüzgar enerjisinin maliyetini azaltmaktır.

Kaynak:

engineering.stanford.edu
www.asme.org