Rüzgar Türbini Temel Yapısı

Rüzgar Türbini'nin Ana Bölümleri

Rüzgar Türbini Kulesi

Kule, rüzgar türbininin diğer tüm bölümlerini destekleyen çok önemli bir parçasıdır. Sadece türbini desteklemekle kalmaz, aynı zamanda türbinin yeterli yüksekliğe çıkarılmasını sağlar böylece kanatlarının uçları dönerken güvenli bir yükseklikte olur. Ayrıca, kule yüksekliğini korumamız gerekir, böylece yeterince güçlü rüzgar alabilir. Kule yüksekliği son olarak rüzgar türbinlerinin güç kapasitesine bağlıdır. Ticari rüzgar enerji tesislerindeki türbin kuleleri genellikle 40 metreden 100 metreye kadar değişir. Bu kuleler tüp çelik kuleler, örgülü kuleler veya beton kuleler olabilir. Büyük rüzgar türbinleri için tüp çelik kule kullanılır. Bunlar genellikle 30 ila 40 metre uzunluğunda bölümler halinde üretilir. Her bölümün flanşları ve delikleri vardır. Bu bölümler, yerde muntazam ve somunlarla birleştirilerek tam bir kule oluşturulur. Tamamlanan kule, daha iyi mekanik istikrar sağlamak için hafif konik şekildedir. Örgülü kule, farklı çelik veya GI açıları veya tüplerden monte edilir. Tüm üyeler, somun veya kaynakla bir araya getirilerek, istenen yükseklikte tam bir kule oluşturur. Bu kulelerin maliyeti, çelik tüp kulelere göre çok daha az olsa da, görsel olarak çelik tüp kuleler kadar iyi görünmez. Taşıma, montaj ve bakım oldukça kolaydır, ancak modern rüzgar türbini tesislerinde bu tip kulelerin kullanımı, görsel görünüm nedeniyle genellikle kaçınılmaktadır. Küçük rüzgar türbinleri için kullanılan başka bir kule tipi de direk kule tipidir. Direk kule, farklı taraflardan direk tel ile desteklenen tek bir dikey poludur. Sayısız direk tel nedeniyle, kulenin temel alanına erişmek zordur. Bu nedenle, tarım alanında bu tip kule kullanılmaktan kaçınılır.Küçük tesisler için kullanılan başka bir kule tipi de hibrit tipteki kuledir. Hibrit tipteki kule, direk tipli bir kuledir, ancak tek bir polun orta yerine ince ve uzun örgülü tip kule kullanılır. Hibrit tipteki kule, hem örgülü tip hem de direk tip kulelerin bir kombinasyonudur.

Rüzgar Türbini Nacelle'si

Nacelle, kule üzerinde bulunan ve rüzgar türbininin tüm bileşenlerini barındıran büyük bir kutu veya köşktür. Elektrik jeneratörü, güç dönüştürücüsü, dişli kutusu, türbin kontrolcüsü, kablolar, yaw sürücüsünü içerir.

Rüzgar Türbini Kanatları

Kanatlar, rüzgar türbininin ana mekanik parçalarıdır. Kanatlar, rüzgar enerjisini kullanılabilir mekanik enerjiye çevirir. Rüzgar kanatlara çarptığında, kanatlar döner. Bu dönmeyi, şafta mekanik enerji aktarır. Kanatlar, uçak kanatlarına benzer şekilde tasarlanmıştır. Rüzgar türbini kanatları 40 metreden 90 metreye kadar uzun olabilir. Kanatlar, fırtınalarda bile güçlü rüzgara dayanacak kadar mekanik olarak güçlü olmalı. Aynı zamanda, kanatların dönmelerini kolaylaştırmak için mümkün olduğunca hafif olması gerekir. Bu nedenle, kanatlar, sentetik takviyeli cam elyaf ve karbon elyaf tabakalarıyla yapılır.

Modern bir türbinde, genellikle üç eşit kanat, merkezi hub'a somun ve somunlarla monte edilir. Her eşit kanat, birbirine 120o ile hizalanır. Bu süreç, kütlenin daha iyi dağılımını sağlar ve sisteme daha pürüzsüz bir dönmeyi verir.

Rüzgar Türbini Şafası

Hub'a doğrudan bağlanan şaft düşük hızlı şafttır. Kanatlar döndüğünde, bu şaft, dönen hub ile aynı devir sayısına sahip olarak döner. Düşük hızlı jeneratörlerde, bu şaft doğrudan elektrik jeneratörüne bağlanır. Ancak çoğu durumda, düşük hızlı ana şaft, dişli kutu aracılığıyla yüksek hızlı şaftla birleştirilir. Bu şekilde, rotor kanatları, mekanik enerjilerini şafta aktarır, ki bu şaft sonunda bir elektrik jeneratörüne girer.

Dişli Kutu

Rüzgar türbini, yüksek hızda dönmese de, düşük hızda yumuşak bir şekilde döner. Ancak, çoğu elektrik jeneratörü, belirli bir gerilim seviyesinde elektrik üretmek için yüksek hızlı bir dönüşe ihtiyaç duyar. Bu nedenle, jeneratör şaftının yüksek hızına ulaşmak için bazı hız çarpıcı düzenlemeler olması gerekir. Rüzgar türbini dişli kutusu, bu işlemi gerçekleştirir. Dişli kutu, hızı çok daha yüksek bir değere çıkarır. Örneğin, dişli kutu oranı 1:80 ise ve düşük hızlı ana şaftın devir sayısı 15 ise, dişli kutu, jeneratör şaftının hızını 15 × 80 = 1200 rpm'ye çıkaracaktır.

Jeneratör

Jeneratör, şafttan alınan mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir elektrik cihazıdır. Genellikle, modern rüzgar türbinlerinde endüksiyon jeneratörleri kullanılır. Daha önce, bu amaç için senkron jeneratörler popülerdi. Bazı rüzgar türbinlerinde kalıcı manyetik DC jeneratörleri de kullanılır. Jeneratör montajı kullanarak şaft hızını yüksek yapabiliriz, ancak şaft hızını sabit yapamayız. Rüzgar hızına bağlı olarak şaft hızında dalgalanma olabilir. Bu dalgalanma, jeneratör tarafından üretilen elektrik gücünün frekansını ve gerilimini etkiler. Bu sorunları aşmak için, genellikle bu amaç için endüksiyon jeneratörleri kullanırız.

Çünkü endüksiyon jeneratörü, rotordan bağımsız olarak, bağlı şebekeye senkronize elektrik gücü üretir. Eğer üç fazlı senkron jeneratör kullanırsak, ilk olarak çıktıyı DC'ye düzeltir ve ardından inverter devresi kullanarak istenen gerilim ve frekansa AC'ye dönüştürürüz. Çünkü, senkron jeneratör tarafından üretilen alternatif güç, rotordan bağımsız olarak sabit değildir, aksine rotor hızına bağlı olarak değişir. Bu nedenle, bazı durumlarda, bu amaç için DC jeneratör kullanılır. Bu durumlarda, jeneratörden çıkan DC gücü, şebkeye beslenmeden önce, istenen gerilim ve frekana AC'ye dönüştürülür.

Güç Dönüştürücü

Rüzgar her zaman sabit olmadığından, jeneratörden üretilen elektrik potansiyeli de sabit değildir, ancak şebkeye beslemek için çok stabil bir gerilime ihtiyacımız vardır. Güç dönüştürücü, şebkeye aktarılan alternatif çıkış gerilimini istikrarlı hale getiren bir elektrik cihazıdır.

Türbin Kontrolcüsü

Türbin kontrolcüsü, (PLC) bilgisayar olan ve tüm türbine kontrol eden bir sistemdir. Başlatır ve durdurur türbini, ayrıca türbinde herhangi bir