Rüzgar enerjisi, güneş radyasyonunun yer yüzeylerini farklı ısıtmasından kaynaklanır. Yer yüzeylerinin farklı ısınması, havanın sıcaklığının, neminin ve basıncının farklı olmasına, bu farklı basınç da havanın hareketine neden olur. Güneş ışınları olduğu sürece rüzgar olacaktır. Rüzgar güneş enerjisinin bir dolaylı ürünüdür. Dünyaya ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık % 2 kadarı rüzgar enerjisine çevrilir. Dünya yüzeyi düzensiz bir şekilde ısınır ve soğur, bunun sonucu atmosferik basınç alanları oluşur, yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına hava akışı yapar.
Rüzgar Kullanım Alanları
- Elektrik üretme
- Pilleri şarj etme
- Su depolama
- Taşımacılık
- Su pompalama
- Tahılların öğütülmesi
- Soğutma
Enerji üretiminde rüzgar kaynağının üstünlükleri:
•Temiz
•Bedava
•İklim değişikliği sorununa çözüm
•Hava kirliliği sorununu azaltır
•Enerji güvenliği sağlar
•Enerji arzını çeşitlendirir
•Yakıt ithalini önler
•Yakıt maliyetleri yok
•Ulusal kaynaklar için devletler arası anlaşmazlıkları önler
•Kırsalda elektrik ağını geliştirir
•İstihdam ve bölgesel kalkınma sağlar
•Fosil yakıtların fiyat değişkenliğinden kaynaklanan karmaşıklığı önler
•Modülerdir ve çabuk kurulur
•İthalat bağımlılığı yok
•Yakıt fiyatı riski yok
•Karbon emisyonu yok
•Kaynak tükenmesi yok – küresel rüzgar kaynağı küresel enerji talebinden daha büyük
•Arazi dostu – rüzgar santrali içinde veya etrafında tarım/sanayi faaliyetleri yapılabilir
•Uygulama esnekliği – büyük ölçekli ticari santraller veya ev tipi uygulamalar mümkün
•Ulusal yarar – Geleneksel yakıtların aksine, enerji güvenliği açısından yakıt maliyetlerini ve uzun dönemli yakıt fiyatı risklerini eleyen ve ekonomik, politik ve tedarik riskleri açısından diğer ülkelere bağımlılığı ortadan kaldıran yerli ve her zaman kullanılabilir bir kaynaktır.
Rüzgar Potansiyeli•Bedava
•İklim değişikliği sorununa çözüm
•Hava kirliliği sorununu azaltır
•Enerji güvenliği sağlar
•Enerji arzını çeşitlendirir
•Yakıt ithalini önler
•Yakıt maliyetleri yok
•Ulusal kaynaklar için devletler arası anlaşmazlıkları önler
•Kırsalda elektrik ağını geliştirir
•İstihdam ve bölgesel kalkınma sağlar
•Fosil yakıtların fiyat değişkenliğinden kaynaklanan karmaşıklığı önler
•Modülerdir ve çabuk kurulur
•İthalat bağımlılığı yok
•Yakıt fiyatı riski yok
•Karbon emisyonu yok
•Kaynak tükenmesi yok – küresel rüzgar kaynağı küresel enerji talebinden daha büyük
•Arazi dostu – rüzgar santrali içinde veya etrafında tarım/sanayi faaliyetleri yapılabilir
•Uygulama esnekliği – büyük ölçekli ticari santraller veya ev tipi uygulamalar mümkün
•Ulusal yarar – Geleneksel yakıtların aksine, enerji güvenliği açısından yakıt maliyetlerini ve uzun dönemli yakıt fiyatı risklerini eleyen ve ekonomik, politik ve tedarik riskleri açısından diğer ülkelere bağımlılığı ortadan kaldıran yerli ve her zaman kullanılabilir bir kaynaktır.
Dünyada rüzgar gücünde liderlik yapabilir piyasalar: Avustralya, Kanada, Çin, Fransa, Hindistan, İtalya, Filipinler, Polonya, Türkiye, İngiltere ve ABD. Bu piyasalar başlangıç safhasında ve fakat gelişme aşamasındadır ve ana rüzgar büyümesi buralarda gerçekleşebilir.
TEKNİK OLARAK KULLANILABİLİR TOPLAM HAZIR KÜRESEL RÜZGAR KAYNAĞI TAHMİN EDİLEN TOPLAM DÜNYA ELEKTRİK TALEBİNİN İKİ MİSLİNDEN DAHA BÜYÜKTÜR.
Dünya rüzgar kaynağı 53 TWh/yıl olarak hesaplanmakta, 2020 yılında dünya elektrik talebi artışının 25,579 TWh/yıl olacağı öngörülmektedir.
2020 yılına kadar dünya elektrik tüketiminin %12 miktarını rüzgar enerjisinden karşılama senaryosuna göre yatırımlar, maliyetler ve istihdam:
2020 yılında 1,245 GW dünya rüzgar gücü hedefine ulaşmak için gereken yatırım miktarı 692 milyardır. Bu süre içinde üretim maliyetlerinin 3.79 e-cents/kWh’dan 2.45 e-cents/kWh’a düşmesi beklenmektedir. Yine bu süre içinde dünya çapında rüzgar endüstrisinde imalat, kurulum ve diğer iş kollarında 2.3 milyon iş imkanı sağlanacaktır.
Rüzgar enerjisi enerji geleceğimizde ve iklim değişikliğini önlemede büyük bir role sahiptir. Halen dünyada en hızlı büyüyen enerji sektörlerinden biridir. Gelişmiş ülkeler seragazı gaz emisyonlarından korunmak için dünyada rüzgar gücü geliştirmelerini teşvik etmek ve desteklemek zorundadır.
Rüzgar gücü küresel çapta kullanıma hazır ve gerekli olan güç teknolojilerinin en etkililerinden biridir ve diğer geleneksel güç santrallerinden çok daha çabuk kurulabilmektedir. Rüzgar türbinlerinde küresel piyasa 2020 yılına kadar şimdiki 8 milyer € dan 80 milyar € yıllık iş hacmine çıkacaktır.
Zamanımızın küresel enerji politikaları sadece iklim değişikliği ile değil, aynı zamanda enerji taleb artışları ve enerji sağlamada güvenlik konuları ile de önemlidir. Bu üç konuda rüzgar enerjisi bir liderlik adayıdır.
Bir rüzgar türbininden üretilen elektrik enerjisinin en verimli şekilde kullanılması için enerji tüketimi rüzgar mevcudiyetine göre uyarlanmalıdır (ulusal şebekeye çok az bir besleme yapıldığı varsayılarak). Hava tahminleri yüksek ve düşük rüzgar periyotlarının planlanmasında kullanılabilirler.
İklim DeğişikliğiABD’de yapılan bir araştırmaya göre sadece California’nın rüzgar potansiyeli 1.2 milyon ton CO 2 ve 15 milyon ton diğer kirleticileri azaltır, bu miktar aynı hava kalitesini sağlamak için 90 milyon ile 175 milyon ağaçlı bir ormana karşılık gelir.
Dünya elektrik ihtiyacının 12% si rüzgardan sağlanabilir; Endüstri raporuna göre 2020 yılına kadar 11 milyar ton CO 2 azaltılabilir.
Rüzgar enerjisi enerji geleceğimizde ve iklim değişikliğini önlemede büyük bir role sahiptir. Halen dünyada en hızlı büyüyen enerji sektörlerinden biridir. G8 ülkeleri seragazı gaz emisyonlarından korunmak için dünyada rüzgar gücü geliştirmelerini teşvik etmek ve desteklemek zorundadır. Avrupa’daki kurulu rüzgar gücü yılda 50 milyon tondan fazla CO 2 sakınması yapmaktadır.
2030 yılına kadar küresel karbon emisyonunun 45% miktarı güç sektöründen kaynaklanacaktır.
CO2 Emisyonunun Azaltılması
Kyoto Protokolü iklim değişikliğine göre, AB 2010 yılına kadar kendi seragazı gaz emisyonlarını 1990 seviyelerine göre % 8 azaltmayı taahhüt etmiştir. Bu gün AB kurulu rüzgar gücü her yıl 50 milyon tonun üzerinde CO 2 koruması sağlamaktadır. Eğer bugünkü büyüme sürerse, 2010 yılına kadar, rüzgar enerjisi yılda 109 milyon ton koruma sağlayacaktır, bu miktar Kyoto Protokolünde belirlenen miktardan % 30 daha fazladır.
Rüzgar ÖlçümüRüzgar da hava gibi genelde öngürelemez. Yerden yere ve zamandan zamana değişir. Görünmez olduğu için özel ölçüm aletleri kullanmaksızın ölçülemez. Rüzgar hızı etrafımızdaki ağaçlardan, binalardan, tepelerden ve vadilerden etkilenir. Rüzgar bir diffuse enerji kaynağı olarak başka bir yerde başka bir zamanda kullanılmak üzere biriktirilemez veya depolanamaz.
Rüzgar GücüRüzgar gücü mümkün rüzgar enerjisinin bir ölçümüdür. Rüzgar gücü rüzgar hızının kübünün bir fonksiyonudur. Eğer rüzgar hızı iki misline çıkarsa rüzgardaki enerji sekiz faktörü ile artar (23). Bunun anlamı şudur; rüzgar hızındaki küçük değişiklikler rüzgar enerjisinde büyük değişikliklere neden olurlar. Örneğin, 10 mph bir hız ölçümü yapan birine karşı başka biri aynı zamanda komşu bir yerde 12.6 mph hız ölçümü yapsın. Bu 2.6 mph farkına karşılık rüzgar gücünde % 100 oranında bir fark vardır (103 = 1000, 12.63 = 2000). Yer seçimi veya ölçme hataları ile yapılabilecek küçük rüzgar hızı hataları bir rüzgar türbini yatırımında büyük hatalara neden olabilmektedir. Bu nedenle, rüzgar türbini satınalmadan önce, doğru ve sürekli bir rüzgar çalışması yapılmalıdır. Ekonomik olarak uygulanabilir olması için, bir rüzgar türbini kurulacak yerde yıllık ortalama en az 12 mph (5.4 m/s) rüzgar hızı olmalıdır. Bir rüzgar sistemi alınmadan önce çok iyi bir rüzgar incelemesi yapılmalıdır, kişisel gözlemlere göre bir rüzgar sistemi kurulamaz. İyi bir rüzgar incelemesi yapmadan rüzgar türbini satın alanlar genellikle sistemlerinin performansı ile hayal kırıklığına uğramışlardır. Hakim rüzgar yönünün bilinmesi rüzgar türbinin en az engel bulunan yöne kurmak açısından çok önemlidir.Rüzgardaki mümkün güç miktarıw = 1/2rAv3 eşitliği ile verilir.
w = güç/enerji
r= hava yoğunluğu
A= kanat alanı
v= rüzgar hızı
Hava yoğunluğu yükseklikle, sıcaklıkla ve hava cepheleri ile değişir. Rüzgar gücü hesaplamalarında, hava cephelerinin etkisi önemsenmeyecek kadar küçüktür, böylece hava yoğunluğu formülü şöyledir:
P=(1.325xP)/T
T= Fahrenheit + 459.69 olarak sıcaklık
P= Yüksekliğe göre düzeltilmiş Mercury basıncı (inch)
Tipik ortalama hava sıcaklığı (59°F) deniz seviyesine indirgenerek hava yoğunluğu için bir standart değer kullanılabilir. Bu durumda güç eşitliği basit olarak aşağıdaki hale gelir:
Basitleştirilmiş Güç Eşitliği
Metrik birimler
w = 0.625Av3
w= güç (watt)
A= rüzgar türbini kanatları tarafından süpürülen alan (m2)
V= rüzgar hızı (m/s)
Bu güç eşitliği rüzgar hızındaki artış ile rüzgar gücünde bir küplü artış gösterse de bile, uygulamada bir rüzgar türbininde gerçek güç artışı eşitlikte öngörülenden daha doğrusaldır. Bunun nedeni rüzgar türbininin mükemmel bir oranda verimli olmamasıdır. Bir rüzgar türbininin güç eğrisi gerçekte çok daha önemlidir. Sonuç olarak denilebilir ki, ortalama rüzgar hızındaki 2 mph artış bir türbin tarafından üretilen elektrik miktarında % 50 bir artış anlamına gelir.
