Rüzgâr çiftliği

Rüzgâr tarlası veya rüzgâr çiftliği, elektrik üretimi için kullanılan ve aynı yerde bulunan rüzgâr türbinleri grubudur. Özel türbinler orta gerilim (genellikle 34,5 kW) güç sistemine ve ağ şebekesine bağlanır. Elektrik şebekesinin orta gerilimdeki elektrik akımını bir transformatör yardımıyla yüksek gerilim iletim hattına bağlar.

Aşağı Saksonya, Almanya'da bir rüzgâr tarlası

İspanya, Danimarka ve Almanya Avrupa'nın önde gelen rüzgâr enerji üreticileridir. Büyük rüzgâr tarlası, birkaç düzineden yüzlerde özel rüzgâr türbinlerine kadar çok sayıda türbin içerir. Bunlar yüzlerce kilometrekare alanı kaplar. Türbinlerin arasındaki toprak tarım ve diğer amaçlar için kullanılabilir. Rüzgâr tarlası, okyanusdan veya denizden esen güçlü rüzgârların sağladığı avantajdan dolayı açık alanlara yapılır.

Dünyadaki ilk rüzgâr tarlası, Aralık 1980'de, Amerika Birleşik Devletleri, New Hampshire eyaletinin güneyindeki Çatallı dağında her biri 30 KW olan 20 rüzgâr türbininden yapıldı.

Teksas'taki Roscoe rüzgâr tarlası 780 MW'lık gücüyle şu an için dünyanın en büyük rüzgâr tarlasıdır.

Yer Planı

Rüzgâr Güç Yoğunluğu (RGY) olarak adlandırılan bir nicelik, rüzgâr enerji gelişimindeki konumları seçmek için kullanılır. RGY, belirli bir yerdeki rüzgârın etkin kuvvetinin hesabıyla ilgilidir. Genellikle bir zaman periyodundaki toprak seviyesinin üstündeki yüksekliği ifade eden terimdir. Hesaba hız ve kütle olarak alınır. Renk kodlu haritalar, belirli bir alan tanımlama için hazırlanır. Örneğin, "50 metredeki Ortalama Yıllık Güç Yoğunluğu." Yukarıdaki hesabın sonuçları Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı tarafından geliştirilen içerikte kullanılır ve "NREL CLASS" olarak ifade edilir. Daha büyük RGY hesabı sınıf tarafından daha yüksekte orantılanır.

Rüzgâr tarlasının yeri, zengin doğal yaşam alanı veya yol yapımına uygun yerler gibi çevresel hassasiyetli veya kıymetli olduğunda dolayı daha fazla tartışmaya neden olabilir. Bu alanlar gürültü endişesi ve herhangi bir aksilik olabileceğinden dolayı yerleşim yerleri dışında yapılır.

Rüzgâr hızı

Genel bir kural olarak, eğer rüzgâr hızı 16 km/s (veya 4,5 m/sn) veya daha büyükse rüzgâr generatörleri pratiktir. Yıl boyunca ani esmenin en az olasılıklı yer ideal olarak kabul edilir. Türbin yeri için önemli bir faktör de yerel demant veya elektrik iletim hattının kapasitesidir.

Alanlar genellikle rüzgâr atlasına göre belirlenir ve rüzgâr ölçümleriyle doğrulanmıştır. Meteorolojiksel rüzgâr verisi, büyük çaplı rüzgâr güç projesinin konumunu belirlemek için tek başına genellikle yeterli değildir. Yerin rüzgâr hızı ve yönü ile ilgili veriyi toplama, bölgenin potansiyelini tanımlamak için çok önemlidir. Yerel rüzgârlar çoğunlukla bir yıl veya daha fazlası için takip edilir ve rüzgâr generatörleri kurulmadan önce ayrıntılı rüzgâr haritaları çıkartılır.

Yükseklik

Alçak basınç etkisinden dolayı yükseklerde rüzgâr daha hızlı eser. Yükseklikteki hız artışı, yüzeye yakınında daha tesirlidir. Arazi, yüzey engebeliği ve ağaç ve yapılar gibi rüzgârı engelleyen şeyler tarafından etkilenir.

Kopenhag yakınlarında deniz kıyısı türbinleri

Rüzgâr park etkisi

"Rüzgâr park etkisi", türbinler arasındaki karşılıklı engelden dolayı çıkış kaybını ifade eder. Rüzgâr tarlaları birçok türbinden oluşur ve her biri rüzgâr enerjisinin birazını yutar. Alan elverişli olduğunda, kayıpları en aza indirmek için türbinler, kuvvetli rüzgârda rotor çapının beşte üçü kadar bir boşlukla dik şekilde, rüzgâr kuvvetinin yönünde ise rotor çapının onda beşi kadar açıklıkla yerleştirilir. Kayıt toplam kurulu gücün %2'si kadar olabilir.

Büyük rüzgâr parkında, her bir rotor arasındaki etkinin "multifractal" olduğundan dolayı, türbinlerin Kolmogorov düzensizliğindeki davranışta önemli derecede sapma görülür.

Çevresel ve Estetik Etkiler

Rüzgâr gücünün çevresel etkileri ile geleneksel enerji kaynaklarının çevresel etkilerini karşılaştırma göreceli olarak benzerdir. Rüzgâr gücü, fosil yakıt güç kaynakları gibi yakıt tüketmez ve hava kirliliği yapmaz.

Kuş ve yarasa tehlikesi birçok bölgede endişeye sebep olmaktadır. Bazı kuşlar, insanların temiz olmayan güç kaynaklarını kullanmalarından dolayı neden olduğu kuş ölümleriyle, rüzgâr türbinlerinden dolayı ölenler karşılaştırıldığında, ikincisinin çok az bir etkisi vardır. Rüzgâr tarlalarının yeri ile ilgili anlaşmazlık çok büyük sorundur.

Estetik etkiler de bazı alanlarda sorun teşkil ediyor.

Güç şebekesindeki etki

Uygun ölçekli rüzgâr tarlaları, iletim hatlarına enerji dönüşümü yapılarak aktarılmalıdır. Rüzgâr tarla geliştiricisi, teknik standartları karşılaması için rüzgâr tarlasına ek teçhizat veya kumanda sistemlerini kurmakla yükümlü hale getirilmelidir. Rüzgâr tarlası kuran şirket veya kişi üretilen gücü iletim hatları vasıtasıyla satabilmelidir.

Türleri

Roscoe rüzgâr tarlası, Batı Texas

Karada

Karadaki (onshore) türbinler tepe veya dağlı bölgelerde, genellikle hahilden üç veya daha fazla kilometre uzaklıkta sırtlarda kurulur. Bu, bir sırttaki rüzgâr ivmesi olarak oluşabilecep yersel (topoğrafik) hızlanmayı kullanmak için yapılır. Bu yolla kazanılan ek rüzgâr hızı üretilen enerjide önemli miktarda fark oluşturur. Daha fazla eklenti, türbinlerin yerlerini genişletilmesine değecek kadar olmalıdır. Çünkü 30 m.'lik bir fark bazen çıkışta iki kat olarak yansır.

Sahilde

Sahildeki (nearshore) türbinler sahil hattının üç kilometre içinde veya sahilden on kilometre içeride suda yapılır. Bu alanlar türbin inşası için iyi sahalardır. Çünkü kara ve denizin ısı farklılıklarından dolayı rüzgârın gücünden daha iyi faydalanılır. Bu bölgelerdeki rüzgâr hızları, esme yönüne bağlı olarak, hem karadakinin hem de denizdeki rüzprevailingın karakteristik özelliklerini taşır.

Denizde

Denizdeki (offshore) rüzgâr üretim bölgeleri genellikle karadan on veya daha fazla kilometre uzaktadır. Denizdeki rüzgâr türbinleri karadakilerden daha az sıkıntılıdır. Çünkü suyun yüzey pürüzsüzlüğü karadakinden daha fazladır (özellikle derin sularda). Ortalama rüzgâr hızı genellikle açık sularda oldukça fazladır. Kapasite faktörleri karadakinden ve sahildekinden daha büyüktür.

Büyük rüzgâr türbin parçalarını (kuleler, motor yerleri (nacelles) ve kanatlar (blades)) taşıma, karadakine nazaran daha kolaydır. Çünkü gemiler ve mavnalar, bu türlü devasa parçaları, kamyon/TIR veya trenden daha kolay taşır. Karada büyük yük taşıtları otoyol virajlarında, türbinin maksimum uzunluğu yolun bu kısmı dikkate alınarak üretilmelidir. Fakat açık denizde böyle bir sorun yoktur.

Denizdeki rüzgâr türbinleri, yapı itibarıyla muhtemelen en büyük ebatta kalacaklardır. Türbin tarlaları denizde türbinden oluşabilir.

Zemin etütlü, temel altyapı kule teknolojileri

Kıtasal sığ alanlarda, su 40 m.'den daha derin değildir. 4. Kategori veya daha büyük fırtınalar hariç bu alanlar rüzgârlıdır. Zemin etütlü türbinler şu an kurulum için idealdir.

Su altı, yüzen türbin teknolojileri

Yeni su altı, yüzen türbin teknolojileri henüz yeni yeni yaygınlaşmaya başladı. İlk büyük kapasiteli yüzen rüzgâr türbini, 2,3 MW'lık, 120 m. yüksekliğinde kuleye sahip, 220 metre su altında yapısı olan Kuzey Denizi açıklarında, Norveç, Stavanger'dedir. 2 yıllığına test edilecek. Unite 2009'un yazında inşa edildi ve 2009 Kasım ayında faaliyete geçti.

Havada

Uçan rüzgâr türbinleri kule masraflarından muaftır ve yüksek hızlarda, yüksek irtifada uçabilirler. Çoğu sistemler ticari amaçlı değildir.

Kaynakça

Dış bağlantılar

Yıldız Teknik Üniversitesi