Rüzgâr Hızı Potansiyeli Düşük Kırsal Bölgelerde Tarımsal Elektrifikasyon Uygulamalarına Yönelik Yoğunlaştırmalı Tip

3.3.Yöntem

Bu proje kapsamında öncelikle düşük rüzgâr hızı potansiyeline sahip bölgeler için ön çalışmalar sırasında tasarlanmış yoğunlaştırmalı tip (concentrator) rüzgâr türbin sistemlerinin modelleri geliştirilmiştir. Bu geliştirme çalışmalarında yukarıda “teorik yaklaşımlar” başlığı altında verilenler ve rüzgâr enerjisi ile ilgili bilimsel teoriler göz önünde bulundurulmuştur.

Geliştirilen sistemin statik ve dinamik analizleri çalışmada dikkate alınmıştır. Bu çerçevede statik analizler (gerilme, dayanım, yük vb. analizler) için bir bilgisayar yazılımı (SolidWorks vb.) kullanılmıştır. Böylece geliştirilen sistemlerin hangi noktalarına daha fazla yük bindiği ve sitemin statik olarak hangi noktalarda zorlandığı saptanmıştır. Bu analizler de tasarım aşamasında dikkate alınmıştır. Dinamik analizler ise geliştirilen sistemlerin öncelikle rüzgârdan etkileneceği göz önünde bulundurularak aerodinamik parametreler üzerinden yapılmıştır. Rüzgâr türbinlerinin optimum aerodinamik verim alınabilecek şekilde tasarlanması önemli bir konudur. Modern rüzgâr türbinlerinin nasıl çalıştığını anlamak için kanat profili ve bu kanat profili üzerine etkiyen iki önemli aerodinamik kuvvet çok iyi analiz edilmelidir. Söz konusu bu kuvvetler sürüklenme (FD) ve kaldırma (FK) kuvvetleridir (Durak ve Özer, 2008; Gasch, R. Ve Twele J., 2011).

( 1 )

( 2 )

Yukarıdaki eşitliklerde; F_D ve F_K sürüklenme ve kaldırma kuvvetlerini (N), A kanat alanını (m²), v rüzgâr hızı değerlerini (m/s), ρ hava yoğunluğunu (kg/m³), C_D ve C_K ise sürüklenme ve kaldırma katsayılarını ifade etmektedir.

Modellere ilişkin geliştirme çalışmalarından sonra prototipler imal edilmiştir. Daha sonra da prototiplerin uygulama denemeleri yapılmıştır.

Denemelerde yapılan ölçümlerle elde edilen veriler şunlardır:

• 
  Sistemin girişindeki rüzgâr hızı
  
• 
  Sistemin çıkışındaki rüzgâr hızı
  
• 
  Sistemin girişindeki sıcaklık değeri
  
• 
  Sistemin çıkışındaki sıcaklık değeri
  
• 
  Sistemin girişindeki basınç değeri
  
• 
  Sistemin çıkışındaki basınç değeri
  
• 
  Elektriksel Gerilim
  
• 
  Akım
  
• 
  Rotor devir sayısı
  

Denemeler dışında çalışma kapsamında gerekli olan veriler ve elde edilme yöntemleri ise aşağıda sıralanmıştır:

• 
  Elektrik motorunun özellikleri (etiket değerleri üzerinden ve güç adaptör yardımıyla test edilerek)
  
• 
  Kanat profillerinin kaldırma katsayısı (Snack 2.0 bilgisayar yazılımı yardımıyla)
  
• 
  Kanat profillerinin sürüklenme katsayısı (Snack 2.0 bilgisayar yazılımı yardımıyla)
  
• 
  Bursa, Zonguldak, Denizli, Rize vb. bölgelerin rüzgâr potansiyelleri (Yenilenebilir Enerji Genel Müdürlüğüden ve Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünden)
  
• 
  Sistemin kullanım ömrü (literatürden öngörülerek)
  
• 
  Enflasyon oranı (literatürden)
  

Denemeler ile elde edilen veriler kullanılarak ve aşağıdaki yöntemler çerçevesinde prototiplerin verimlilik, güç, enerji üretim kapasitesi ve ekonomik unsurları ortaya konulmuştur.