Hareket halindeki hava, kanatlara çarparak pervaneleri döndürür. Pervaneler, rotorda kinetik enerjinin mekanik enerjiye dönüşmesini sağlar. Sonrasında rotor milinin dönme hareketi hızlandırılarak jeneratöre aktarılır. Böylelikle elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilmiş olur. Oluşan enerji transformatörler ile arttırılarak akülerde depolanır ve alıcılara iletilir.


 

Peki bu sistemler neden 3 kanatlıdır? Daha fazla ya da daha az kanatlı olmaları neleri değiştirirdi?

 

►İlginizi Çekebilir: Rüzgar Türbinlerinin Topraklanması

Rüzgar türbinleri tasarlanırken düşünülmesi gereken birçok faktör vardır. Şüphesiz bunların arasında en önemlisi aerodinamiktir. Aerodinamik, katı bir cismin özelliklerini ve etrafındaki havanın bu katı cisim ile etkileşimini ifade eder. Bu çerçevede rüzgar türbininin kanatları uçak kanatlarına benzer bir şekilde tasarlanmıştır. Bu şekil sayesinde hava kanat boyunca hareket ettiğinde kanatları hareketlendirecek şekilde bir basınç farkı oluşturur. Kanattaki blokaj sebebiyle, hava kanadın arkasında ön tarafa göre daha hızlı hareket eder. Bu da rüzgar türbin kanatlarının dönemesini sağlayarak elektrik üretim işlemini başlatır.

 

Rüzgar türbinlerinin tasarımlarında dikkat edilen en önemli unsur, daha fazla rüzgarı yakalayıp maksimum elektrik üretimi için daha fazla dönüş sağlayabilmektir. Çevremizde rastladığımız rüzgar türbinleri üç kanatlıdırlar ve bu tasarım tesadüf değildir.

Temel olarak iki kanatlı türbinler daha verimli olmalarına rağmen genelde üç kanatlı türbinler tercih edilir. İki kanatlı türbinlerde kanat sayılarının az olması ile daha fazla rüzgar akışı ve daha fazla dönüş sağlanır. Ancak bu türbinlerde dengeyi sağlamak ve elektrik üretmek için özel amortisörler ve özel olarak tasarlanmış hub gerekmektedir. Tabi bu durum maliyeti arttırdığı için iki kanatlı rüzgar türbinleri pek tercih edilmez.

►İlginizi Çekebilir: Türkiyede Rüzgar Enerjisi Ve Gelişimi
 

Ticari rüzgar türbinleri istisnai durumlar oluşmadığı sürece 3 kanatlı olarak tasarlanırlar.

 

Üç kanatlı rüzgar türbinleri iki kanatlılara göre daha az maliyete daha fazla elektrik üretimi sağlamaktadır. Bu sistemler her 120 derecelik dönüş ile elektrik üretimi için gerekli torku oluşturur. Ayrıca üç kanatlı tasarımların bir diğer artısı da diğer tasarımlara göre daha güvenli olmasıdır. Örneğin; tek kanatlı bir rüzgar türbininde dönüş hızı çok yüksek olacağı için türbinin hızı ayarlanamayacak ve korumaya girecektir.



Tabi bu durumda akıllara ''4-5 ya da daha fazla kanatlı türbinlerde daha küçük açılı bir dönüş ile tork sağlanır ve daha fazla elektrik üretilmez mi?'' sorusu gelecektir.

 

3’ten daha fazla kanatlı olmaları durumunda kanatlara daha fazla rüzgar çarpar ancak dönme sayısına neden olmaz. Çünkü kanat sayısının daha fazla olması durumunda her kanat aşağısındaki kanat için gelen rüzgarı engeller ve kanatlar arasındaki rüzgar akışı yetersiz kalır. Böylelikle kanatlardaki hava ile olan sürtünme kuvveti artar. Bu durum ise dönüş hızının 3 kanatlıya göre çok daha az olmasına neden olur. Bununla doğru orantılı olarak da elektrik üretimi daha az olur.

 

Türbinlerindeki kanatların genel olarak çift yerine tek sayıda uygulanması tercih edilir. Bunun nedenini şu şekilde açıklayabiliriz. Çift sayıda kanada sahip rüzgar türbinlerinde dönüş sırasında kanatlardan bir tanesi en üst noktada iken, bir tanesi ise en alt konumda yani rüzgar türbinini ayakta tutan kuleyle aynı hizada bulunur. Bu durumda tepedeki kanada uygulanan rüzgar gücü alttaki kanada uygulanandan daha fazla olur. Çünkü kulenin ayağı havanın alttaki kanat etrafındaki hareketini etkiler. Bu durum kanatların dikey konumda ileri-geri hareket etmesine sebep olur. Sonuç olarak türbinde denge ve dayanıklılık problemlerinin ortaya çıkmasına neden olur.
 

Tek sayıda kanadı olan rüzgar türbinlerinin mekanik özellikleri ise dönen bir çarkta olduğu gibi dengelidir. Dolayısıyla üç kanatlı rüzgar türbinleri enerji verimliliği, dayanıklılık ve denge yönünden avantajlıdır.


Özetle;

Ticari rüzgar türbinlerinin 3 kanatlı olmasının sebepleri,

► Yapı bakımından daha sağlamdır. Sallanma ve titreme gibi sorunları yoktur. 
► Enerji üretimi ve sağlamlık bakımından en verimli rüzgar türbinidir.
► Estetik açıdan kullanışlıdır.
► Gürültü seviyeleri düşüktür.
► Göbek kısmında ekstra bir yüke gerek yoktur.
► Sabit bir eylemsizlik momentine sahiptir. 

 

 

Kaynak:

►TheGuardian
►Mühendistan
►bilimgenc.tubitak.gov.tr