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

3.3.2.Güç

Güç değerlerinin saptanmasında iki farklı yöntem kullanılmıştır. Bunlardan biri, rüzgâr pervanesinin bağlı bulunduğu elektrik motorunun (jeneratör) çıkışında elektriksel dirençler kullanılarak elektriksel akım (I) ve gerilim (U) değerlerinden gücün saptanmasıdır (Çebi, 1999). Bu amaçla düşük rüzgâr hızlarını kullanabilecek normal kanatlardan daha geniş bir kanada sahip (vantilatör kanadı formunda) bir rüzgâr türbini rotor modeli imal edilmiştir. Elektriksel güç (P_E) olarak da ifade edebileceğimiz bu güç değeri 5 no.lu eşitlikle belirlenmiştir (Ackermann, 2009):

( 5 )

Güç değerlerinin saptanmasında kullanılan diğer yöntem ise, rüzgâr hızı, hava yoğunluğu, rotor devir hızı ve rotorun güç katsayısı gibi argümanlar yardımıyla gücün saptanmasıdır. Bu kapsamda kullanılacak eşitlikler aşağıda verilen eşitliklerdir:

Rüzgârın içinde barındırdığı güç eşitliği (Betz, 1926; Klug, 2001; Zahoransky vd., 2010):

( 6 )

Rüzgâr Türbininden elde edilebilecek güç eşitliği (Betz, 1926; Klug, 2001):

( 7 )

Havanın yoğunluğunu veren eşitlik (Rehman ve Al-Abbadi, 2005; Ültanır, 1987):

( 8 )

Bu eşitliklerde; P güç (W), ρ yoğunluk (kg/m³), A alan (m²), v rüzgâr hızı (h yüksekliğindeki rüzgâr hızı) (m/s), C_P güç katsayısı, η mekanik verim (%), p hava basıncı (Pa), R gaz sabiti (J/K.kg) ve T hava sıcaklığı (K) dır.

Çevresel hız (Johnson, 2001):

( 9 )

Uç hız oranı (Johnson, 2001; Zahoransky vd., 2010;):

( 10 )

Güç katsayısı (Özdamar ve Kavas, 1999):

( 11 )

Profil kayıpları (Özdamar ve Kavas, 1999):

( 12 )

Kayma sayısı (Özdamar ve Kavas, 1999):

( 13 )

Reynold sayısı (Piggott, 2006):

( 14 )

Uç kayıpları (Özdamar ve Kavas, 1999):

( 15 )

Bu eşitliklerde; V_ç rotorun göbeğinden yarıçap uzaklığındaki bir noktanın çevresel hızı (m/s), n rotor devir sayısı (rpm), r rotorun yarıçapı (m), v rüzgârın hızı (m/s), l uç hız oranı, C_P güç katsayısı (%), C_PSchmitz girdap kayıpları (%), h_profil profil kayıpları (%), h_uç uç kayıpları (%), e kayma sayısı, C_K profilin kaldırma kuvveti katsayısı, C_D profilin direnç (sürüklenme) kuvveti katsayısı, Re reynold sayısı, Chord kanat profilinin uç genişliği (m) ve B kanat sayısıdır.