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

ÇİZELGE LİSTESİ

Çizelge 1-1. Türkiye Toplam Elektrik Enerjisi Talebinde Tarımın Payı …………………….14

Çizelge 3-1. Meteoroloji istasyonu teknik özellikleri ………………………………………..46

Çizelge 4-1. Rüzgâr tünelinin konik borusunun giriş çapı 10 m olan sistem için

teorik ön araştırma sonuçları …………………………………………………………………55

Çizelge 4-2. Rüzgâr tünelinin konik borusunun giriş çapı 5 m olan sistem için

teorik ön araştırma sonuçları …………………………………………………………………56

Çizelge 4-3. Ön denemeler için imal edilen rüzgâr türbin sistemine ait

ön deneme sonuçları ………………………………………………………………………….56

Çizelge 4-4. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 10 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..88

Çizelge 4-5. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 10 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..89

Çizelge 4-6. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 10 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..91

Çizelge 4-7. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 20 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..92

Çizelge 4-8. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 20 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..93

Çizelge 4-9. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 20 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..95

Çizelge 4-10. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 30 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..96

Çizelge 4-11. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 30 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..97

Çizelge 4-12. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 30 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………..98

Çizelge 4-13. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 40 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………100

Çizelge 4-14. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 40 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………101

Çizelge 4-15. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 40 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………102

Çizelge 4-16. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 50 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………104

Çizelge 4-17. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 50 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………105

Çizelge 4-18. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 50 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Laboratuvar koşulları) …………………106

Çizelge 4-19. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 10 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...108

Çizelge 4-20. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 10 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...109

Çizelge 4-21. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 10 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...110

Çizelge 4-22. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 20 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...112

Çizelge 4-23. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 20 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...113

Çizelge 4-24. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 20 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...114

Çizelge 4-25. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 30 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...116

Çizelge 4-26. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 30 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...117

Çizelge 4-27. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 30 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...118

Çizelge 4-28. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 40 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...119

Çizelge 4-29. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 40 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...121

Çizelge 4-30. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 40 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...122

Çizelge 4-31. Konik rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 50 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...123

Çizelge 4-32. Panelli rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 50 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...125

Çizelge 4-33. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi ile bazı yörelerde 50 m yükseklikte birim

alandan elde edilebilecek güç ve enerji değerleri (Arazi koşulları) ………………………...126

Çizelge 4-34. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 10 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Laboratuvar koşulları) ……………………………...128

Çizelge 4-35. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 10 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Arazi koşulları) ……………………………………..130

Çizelge 4-36. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 20 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Laboratuvar koşulları) ……………………………...133

Çizelge 4-37. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 20 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Arazi koşulları) ……………………………………..135

Çizelge 4-38. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 30 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Laboratuvar koşulları) ……………………………...138

Çizelge 4-39. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 30 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Arazi koşulları) ……………………………………..140

Çizelge 4-40. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 40 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Laboratuvar koşulları) ……………………………...143

Çizelge 4-41. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 40 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Arazi koşulları) ……………………………………..145

Çizelge 4-42. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 50 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Laboratuvar koşulları) ……………………………...148

Çizelge 4-43. Rüzgâr türbin sistemleri ile bazı yörelerde ve 50 m yükseklikte

üretebilecek enerjinin birim maliyeti (Arazi koşulları) ……………………………………..150

Çizelge 4-44. Konik rüzgâr türbin sistemi t-testi sonuçları (Laboratuvar koşulları)………..155

Çizelge 4-45. Panelli rüzgâr türbin sistemi t-testi sonuçları (Laboratuvar koşulları) ………155

Çizelge 4-46. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi t-testi sonuçları (Laboratuvar koşulları) ……..155

Çizelge 4-47. Konik rüzgâr türbin sistemi t-testi sonuçları (Arazi koşulları) ………………155

Çizelge 4-48. Panelli rüzgâr türbin sistemi t-testi sonuçları (Arazi koşulları) ……………..155

Çizelge 4-49. Panelsiz rüzgâr türbin sistemi t-testi sonuçları (Arazi koşulları) ……………156

ÖZET

Kırsal kesimlerde ve tarımsal işletmelerde enerji ihtiyacının yenilenebilir enerji teknolojileri ile ve özellikle de rüzgâr enerjisi ile karşılanması hem sürdürülebilir bir çevre açısından hem de enerji maliyetleri açısından avantaj yaratabilecek bir unsurdur. Günümüzde bir kısmı ticari amaçlı olan değişik özellikte ve türde rüzgâr türbinleri kullanılmaktadır. Bunlar yatay eksenli rüzgâr türbinleri ve düşey eksenli rüzgâr türbinleridir. Tarımsal amaçlı uygulamalarda daha çok yatay eksenli küçük rüzgâr türbinleri kullanılmaktadır.

Doğrudan elektrik üretimi yapan ve özellikle küçük ölçekli rüzgâr türbinleri, tarımsal işletmelerde pek çok amaç için kullanılabilir özelliktedir. Bu kullanım alanları ısıtma, soğutma, kurutma, aydınlatma, süt sağım ünitelerinin çalıştırılması gibi elektrik kullanımının söz konusu olduğu tüm tarımsal faaliyetler olarak sayılabilir.

Bu çalışma ile rüzgâr hızı potansiyeli düşük olan bölgelerde tarımsal elektrifikasyon uygulamalarında kullanılabilecek küçük ölçekli yoğunlaştırmalı tip (concentrator) rüzgâr türbin prototipleri tasarlanmıştır. Yoğunlaştırmalı tip (concentrator) rüzgâr türbinleri ile düşük rüzgâr hızı potansiyellerinden yararlanmak ve küçük rotor çapları ile nispeten yüksek güç değerleri elde etmek için üç farklı tasarım yapılmıştır. Bu üç farklı tasarım prototip olarak üretilmiş ve yapılan denemeler sonucunda, 324 ile 503 W/m² (5 m/s rüzgâr hızında) arasında güç değerlerinin elde edilebileceği görülmüştür.

Çalışma kapsamında tasarlanan ve prototipleri üretilen modellerin verimlilik, güç, enerji üretim kapasitesi ve ekonomik unsurları ortaya konulmuş ve tarımsal işletmecilik açısından ortaya çıkarabileceği sonuçlar değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmelere göre verimlilik değerleri rüzgâr hızında %71 ile %90 arasında (laboratuvar koşulları), rüzgâr gücünde %410 ile %600 arasında (laboratuvar koşulları) saptanmıştır. Enerji üretim kapasiteleri konik rüzgâr türbin sisteminde maksimum 6462 kWh/yıl.m², panelli rüzgâr türbin sisteminde maksimum 5193 kWh/yıl.m² ve panelsiz rüzgâr türbin sisteminde maksimum 8226 kWh/yıl.m² olarak bulunmuştur. Enerji üretimi birim maliyetleri açısından ise söz konusu sistemlerin ekonomik olmadığı sonucuna varılmıştır. Ekonomik olabilmeleri için sistem boyutlarının büyütülmesi ve seri imalat yapılarak maliyetlerin düşürülmesi gerekmektedir.

Sonuç olarak; bu çalışma ile ortaya konulan rüzgâr türbin sistemlerinin birim alan başına ürettiği güç ve enerji değerlerinin günümüzde yaygın olarak kullanılan büyük rüzgâr türbinlerinden daha iyi sonuçlar ürettiği görülmüştür. Buna karşılık, günümüz koşullarında henüz ekonomik olmadığı ancak üzerinde yapılacak yeni optimizasyon çalışmaları ile gelecekte daha ekonomik olabileceği değerlendirilmektedir.