Rüzgar Türbini Parçaları ve Görevleri
Rüzgar türbini çok çeşitli parçalardan oluşur. Her bir birimin farklı görevi vardır.
Rüzgar türbininin temel parçaları şunlardır:
- Rotor
- Adım sistemi
- Düşük hızlı şaft
- Dişli kutusu
- Generatör
- Kontrolör
- Rüzgar ölçer
- Rüzgar bayrağı
- Makine bölümü
- Yüksek hızlı şaft
- Kule
- Kanatlar
- Sapma motoru
- Sapma sürücüsü
- Fren
Resimde de gördüğünüz bu parçaların görevlerine tek tek bakalım.
1.Rüzgarın yönü: Rüzgarın yönü türbinin yakalama verimi açısından çok önemlidir. Türbin rüzgar yönüne göre döndürülmelidir.
2.Rotor: Bir türbinin dönen kısmıdır; çoğunlukla üç kanattan ve kanatların bağlı olduğu orta kısım olan göbekten oluşur. Bir türbinin mutlaka üç kanadı olması gerekmez. İki, dört veya başka sayıda bıçağa sahip olabilir. Ancak üç kanatlı rotor en iyi verime sahiptir.
3.Adım sistemi: Rüzgar türbininin kanatlarının rüzgara göre açısını ayarlayarak rotor hızını kontrol eder. Adım sistemi, türbin kanatlarının açısını ayarlayarak kanatların ne kadar enerji çekebileceğini kontrol eder.
4.Düşük hızlı şaft: Rotor tarafından dakikada 30-60 dönüş yapacak şekilde düşük hızlarda döndürülür.
5.Dişli kutusu: Düşük hız milini, yüksek hız miline bağlayarak dönüş hızını 30-60 devir/dakikadan (rpm) elektrik üretmek için gerekli olan dönüş hızı olan 1000-1800 devir/dakikaya seviyesine çıkartır. Kanatların dönme sayısı dişli kutusu sayesinde artırılarak jeneratöre aktarılır. Saha deneyimleri, türbindeki dişli kutusunun kimi zaman sorunlu bir bileşen olduğunu göstermiştir. Bunun nedeni, rüzgardaki enerjinin nispeten kabul edilebilir bir süre boyunca sabit kalmamasıdır. Rüzgar, doğası gereği sürekli dalgalanır. Bu durum dişlilerin aşırı yüke maruz kalmasına, yorulma ve arızaya yol açan çekiçleme stresine neden olur.
6.Generatör: Elektrik üretimi işlemini yapan kısımdır. Dönme etkisi sonucunda mıknatıslanır ve alternatif bir gerilim üretir. Bir generatör, elektrik şebekesinin frekansına (çoğu ülkede 50 veya 60 Hz) karşılık gelen bir hızda döndürülmesi gerektiğinden, türbin rotorundan daha hızlı döndürülmelidir. Çoğu jeneratörün 1500 rpm’de (50 Hz için) ve 1800 rpm’de (60 Hz için) döndürülmesi gerekir. Bir türbin rotorunun bu kadar hızlı hareket etmesi hiçbir şekilde mümkün değildir. Bu nedenle bir dişli kutusu, türbin rotorunun (ana mil) dönüş hızını, jeneratör tarafından kullanılabilecek bir hıza çıkarmalıdır.
7.Kontrolör: Rüzgarın hızındaki değişikliklere göre sistemi durduran veya çalıştıran denetleyicidir. Rüzgar hızının çok düşük olması veya çok yüksek olması durumunda çalışmayı durdurur. Sistemin beyni gibidir.
8.Rüzgar ölçer: Anemometre olarak da adlandırılır. Rüzgar hızını ölçen sensördür. Hız bilgisini kontrolöre aktarır. Kontrolör de rüzgar hızı bilgisini kullanarak çalışıp çalışmamaya karar verir.
9.Rüzgar bayrağı: Yelkovan olarak da adlandırılır. Rüzgarın yönünü ölçer ve bu bilgiyi sapma sürücüsüne iletir. Sapma sürücüsü de türbin kanatlarını rüzgar yönüne göre ayarlar.
10.Makine bölümü: Nacelle olarak da bilinir. Rüzgar türbin kulesinin tepesinde duran ve vites kutusu, düşük ve yüksek hız milleri, jeneratör, kontrol ünitesi ve fren gibi kısımları barındıran kısımdır. Bazı motor yuvaları bir evden daha büyüktür.
11.Yüksek hızlı şaft: Jeneratörü süren ve döndüren kısımdır. Devir sayısı yüksektir.
12.Kule: Tüm ekipmanı taşıyan ayaktır. Rüzgar türbinleri yüksek irtifada daha fazla enerji üretebildikleri için kule bölümünde boru seklinde çelik, beton veya çelik kafes gibi dayanıklı malzemeler kullanılır. Türbinin boyutuna ve konumuna bağlı olarak 75-110 m yüksekliğinde, 3-4 m çapında yuvarlak boru şeklinde imal edilir. Bir türbin kulesi için temel kural, dönerken kanatlarının oluşturduğu dairenin çapıyla aynı yüksekliğe sahip olmasıdır. Normalde, bir türbin ne kadar uzun olursa, rüzgarın daha fazla hızına maruz kalır.
13.Kanatlar: Rüzgarı yakalayan ve ilk dönme etkisinin başladığı kısımdır. Çoğu rüzgar türbini 2 veya 3 adet pervane kanadına sahiptir. Türbin kanatlarının boyutu değişir, ancak tipik bir modern kara tabanlı rüzgar türbini, 52 metre üzerinde kanatlara sahiptir. Rüzgar kanat boyunca estiğinde, kanadın bir tarafındaki hava basıncı azalır. Bıçağın iki tarafındaki hava basıncı arasındaki fark, hem kaldırma hem de sürükleme yaratır. Kaldırma kuvveti, sürtünmeden daha güçlüdür ve bu etki rotorun dönmesine neden olur.
14.Sapma motoru: Sapma sürücüsüne güç sağlayan motordur.
15.Sapma sürücüsü: Sapma sürücüsü rüzgarın yönünde olan değişiklere göre rotorun sürekli olarak rüzgara dönük olmasını sağlar. Rüzgar en verimli şekilde yakalanır.
16.Fren: Dönmekte olan diski acil durumlarda durdurmaya yarar. Sistem mekanik, elektronik veya hidrolik olarak çalışabilir. Türbin kanatları kontrolör tarafından durdurulduğunda, fren, bakım için gerekli olan türbin kanatlarının hareket etmesini engeller.