Rüzgar Enerjisi Nedir?
Elektrik tedarikçinizi hemen değiştirebilirsiniz!
EnCazip Elektrik Abone Grubu
Hemen Tasarruf Etmeye Başlayın
Rüveyda Kerçin  
 ( 1 Oy )

Rüzgar enerjisinin asıl kaynağı güneştir. Dünya güneş ışınları sayesinde ısınmaktadır. Ancak güneş ışınları Dünyanın her bölgesini homojen şekilde ısıtmadığından atmosferde bölgesel sıcaklık ve basınç farkları oluşur. Bunun sonucunda ısınan hava yükselir ve soğuk hava kütlesi de yükselen havanın yerini alır. Peki rüzgar enerjisi nedir? Sıcak ve soğuk hava kütlelerinin yer değiştirmesi ile rüzgarlar oluşur. Yani rüzgarlar yüksek basınç bölgelerinden alçak basınç bölgelerine hareket eden hava akımlarıdır. Rüzgar enerjisi de hava akımın sahip olduğu kinetik enerjidir. Rüzgarın özelliklerini dünyanın kendi ekseni etrafındaki dönüş hareketi, homojen olmayan sıcaklık dağılımı, yerel coğrafi özellikler gibi faktörler etkiler. Güneş ışınlarının yaklaşık olarak %3 kadarı rüzgar enerjisine dönüşür. Bu da yaklaşık olarak 3600 TW anlamına gelmektedir. Atmosferde sınırsız olarak bulunması, dolayısı ile kaynak maliyetinin olmaması, yatırım maliyetinin görece düşük ve devreye alma süresinin kısa olması gibi pek çok avantajı vardır.

Rüzgar Enerjisi Nasıl Elde Edilir?

Rüzgar enerjisi esasen hava akımlarının sahip olduğu kinetik enerji olsa da, kinetik enerji farklı enerji türlerine dönüştürülebilir veya farklı amaçlarla kullanılabilir. Rüzgarın sahip olduğu kinetik enerji çeşitli pervanelerin döndürülmesi ile mekanik güç üretilebilir. Tarihte, rüzgar enerjisi yel değirmenleri vasıtası ile tarımsal ürünlerin öğütülmesi, su pompalamak gibi amaçların yanı sıra yelken vasıtası ile deniz araçlarının hareket ettirilmesinde kullanılmıştır. Ancak rüzgar enerjisinden kesintisiz yararlanılamadığı için endüstri devrimi ile bu odun kömür gibi kaynaklarla çalışan buhar makineleri üretim, sanayi, taşımacılık gibi alanlarda kullanılmaya başlanmıştır.

Rüzgar Enerjisi Nasıl Üretilir?

Elektrik üreten ilk rüzgar türbini 1888 yılında Charles F. Brush tarafından icat edilmiştir. Bu türbinin çapı 17 metre ve ahşaptan yapılmış 144 adet pervanesi vardı ve 12kW civarı elektrik üretebiliyordu. Bu rüzgar türbini yaklaşık 20 yıl boyunca çalışmıştır. 1980’li yıllardan itibaren ise rüzgar türbini tasarımları değişmiş dikey ve düşey eksenli türbin modelleri üretilmiştir. Rüzgardan elektrik enerjisi üretiminde kullanılan bazı türbin modelleri aşağıdaki görselde yer almaktadır.

Türbin Örnekleri

Şekil 1- Farklı Türbin Örnekleri

1980 yılında Amerika’da 20 türbinden oluşan ilk rüzgar tarlası kurulmuştur. En yaygın kullanılan türbin tipi 3 kanatlı, yatay eksenli ve monopol kule olarak standardize edilmiştir. Gelişen teknoloji ile birlikte kanat yani pervane çapları büyümüş ve kule yükseklikleri de artmıştır. 1997 yılından bu yana en çok gelişen yenilenebilir enerji türü rüzgar enerjisidir. Danimarka bu konuda, tüm ihtiyacı olan tüm elektrik enerjisini rüzgardan elde edebilme eşiğini geçmiştir. Açık sularda rüzgar enerjisi nasıl elde edilir, buradaki rüzgar enerjisi nasıl üretilir? Rüzgar enerjisinden yalnızca karada değil, denizlerde konumlandırılmış türbinler sayesinde (offshore) deniz üzerindeki rüzgardan da elektrik enerjisi elde edilebilmektedir. Aşağıdaki görselden de görüleceği üzere teknolojinin gelişimi ile daha derin sulara da rüzgar türbinleri kurulabilir hale gelmiştir. Bu gelişme sayesinde açık denizlerde de daha büyük türbinler konumlandırılarak rüzgar enerjisinden daha fazla yararlanılabilmektedir.

Offshore rüzgar türbinleri

Şekil 2- Offshore Rüzgar Türbinlerinin Gelişimi

Aşağıdaki görselde dünya rüzgar atlasından bir kesit yer almaktadır. Bu görselden rüzgar enerjisinden dünyanın hangi bölgelerinde en çok yararlanılabileceğine dair fikir verse de, türbin yatırımı yapılmadan önce yatırımın planlandığı bölgede en az 1 yıl süre ile farklı yüksekliklerdeki rüzgar ölçümleri yapılmakta ve bu doğrultuda yatırımın doğru olup olmadığı, kullanılması gereken türbin tipi, türbinlerin yerleşim yerleri gibi faktörler üzerinde detaylı çalışmalar yapılmaktadır.

Global rüzgar atlası

Şekil 3- Global Rüzgar Atlası

Rüzgar Enerjisi İle Elektrik Üretimi

Rüzgar enerjisi ile elektrik üretiminin keşfedilmesi ile özellikle 1980’li yıllardan sonra teknoloji ve materyal biliminin de gelişmesi ile yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretiminde çığır açmıştır. Rüzgar enerjisi, elektrik enerjisi üretiminde özellikle kuzey ülkelerinde büyük ölçüde kullanılmaktadır.

Günümüzdeki rüzgar türbinleri çoğunlukla 3 rotorludur (kanat veya pervane de denilmektedir). Temel olarak; kanat, nacelle (elektrik jeneratörü ve diğer ekipmanların bulunduğu gövde kısmı), kule ve temelden oluşmaktadır. Kanatlar türbin maliyetinin yaklaşık %20’sini, jeneratör ise yaklaşık %34’ünü oluşturmaktadır. Kanatlar fiber ve carbonfiber gibi hafif ve dayanıklı malzemelerden üretilmektedir. Üç kanatlı bir rüzgar türbinin yapısı aşağıdaki görselde verilmiştir.

Üç kanatlı rüzgar türbini

Şekil 4- Üç Kanatlı Bir Rüzgar Türbinin İç Yapısı

Peki bu türbinlerde rüzgar enerjisi nasıl üretilir? Yani rüzgar enerjisi ile elektrik üretimi nasıl yapılır? Rüzgar yani hava akımı sayesinde kanatların döndürülmesi bu türbinlerden elektrik üretiminin ilk aşamasıdır. Kanatların dönüşü sayesinde, kanatların merkezine bağlı bulunan şaft da dönmeye başlar. Şafta bağlı bulunan dişli kutusu sayesinde dönme hızı artırılarak kinetik enerji jeneratöre aktarılır. Jeneratörde elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilir. Türbinden alınabilecek maksimum güç, rüzgar hızı ve kanat çapına bağlıdır. Rüzgar türbininin verimi ise kanatların yapısı, kullanılan malzeme, jeneratör gibi parçalara bağlıdır. Teorik olarak türbinden elde edilebilecek güç; türbinin merkez noktası yüksekliğindeki rüzgar hızının kübü ve kanat çapının karesi ile doğru orantılıdır.

Her hızdaki rüzarda, rüzgar enerjisi nasıl elde edilir? Rüzgar türbinleri belirli hızlar altında elektrik üretimine başlayamazlar, ayrıca belirli hızın üzerindeki rüzgarlarda da türbin in çalıştırılması mekanik aksama zarar verebildiğinden, türbin in teknik özelliklerine bağlı olarak çalışmayı bıraktıkları rüzgar hızları vardır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan türbinler genellikle 2-4 m/s hızlardaki rüzgarlarda devreye girmekte ve 25-35 m/s hızlardaki rüzgarlarda ise devreden çıkmaktadır. Türbinlerin devreye girdiği yani çalışmaya başlayabildiği rüzgar hızına cut- in, devreden çıktığı maksimum rüzgar hızına da cut- out hızı denmektedir.

Rüzgar Enerjisi Fiyatları

Rüzgar enerjisi fiyatları iki ana konu altında değerlendirmek gereklidir. Bunlardan birincisi yatırım maliyeti bir diğeri ise rüzgar enerjisinden elde edilen elektrik enerjisinin satış fiyatlarıdır.

Enerji her alanda ihtiyaç duyulduğundan tüm dünya için en önemli çalışma alanlarından biridir. Aynı zamanda bir ülkenin enerji üretimindeki gelişmesi genel itibari ile ülkelerin büyümesi ile paralel bir eğri izler. Enerji yatırımları detaylı araştırmalar gerektiren riskli ve aynı zamanda pahalı yatırımlardır. Santral yatırımı yapılmadan önce fizibilite çalışmalarının ve mühendislik, devreye alma ve işletme gibi planlamalarının eksiksiz yapılması gereklidir. Bunun için öncelikle rüzgar atlasları kullanılarak yatırımın yapılacağı bölge tespit edilir. Ancak bu tip bir santral yatırımı için yalnızca bu atlaslardan yararlanmak yeterli değildir. Seçilen bölgede en az bir yıl boyunca rüzgar ölçümlerinin farklı yükseklikler için yapılması zorunludur. Rüzgar ölçün istasyonlarında, rüzgar hızı, yönü, sıcaklık, basınç ve bağıl nem değerleri ölçülür. Ölçümler, birisi 30m seviyesinde diğeri de ölçüm direğinin maksimum yükseklik seviyesinde yapılmaktadır. Ölçüm direğinin minimum yüksekliği 60m olmalıdır. Elde edilen ölçüm sonuçları doğrultusunda, seçilen bölgenin santral yatırımına elverişli olup olmadığı, ne tip türbinlerin tercih edilmesi gerektiği gibi konularda karar verilir. Türkiye’de ortalama olarak 1MW’lık bir rüzgar türbininin ilk yatırım maliyeti 1- 1.2 Milyon € civarındadır. Rüzgar santrallerinin yatırım maliyetleri yüksek olsa da, kaynak maliyeti, işletme ve bakım giderlerinin düşük olmasının yanı sıra yenilenebilir enerji kaynaklarından yapılan elektrik üretimine verilen teşvikler sayesinde cazip hale gelmektedir. Türkiye’de 2005 yılında 5346 sayılı Yek kanunu çıkarılmıştır. Bu kanun ile YEKDEM yani yenilenebilir enerji kaynaklarını destekleme mekanizması uygulamaya girmiştir.

Yekdem’ in temel amacı yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik üretimini ve özel sektörün elektrik üretimindeki payını artırmaktır. Yek kanunu doğrultusunda, kanunun yürürlüğe girdiği 18.05.2005 tarihinden 31.12.2020 tarihine kadar devreye girmiş veya devreye girecek olan ve hidrolik, güneş, jeotermal, biyokütle gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından üretim yapan tesislere 10 yıl boyunca bu tesislerde üretilen elektriğe alım garantisi verilmiştir. Alım fiyatları ise, temel olarak santralin kaynak tipine bağlıdır. Bununla birlikte, eğer santralde yerli ekipmanlar kullanılırsa, bunlar için de ayrıca teşvik verilmektedir. Yekdem kapsamında teşvik olarak verilen rüzgar enerjisi fiyatları aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

Kaynak Türü Sabit Teşvik Bedeli (ABD cent/kWh)
Hidroelektrik 7,3
Rüzgar 7,3
Jeotermal 10,5
Biyokütle 13,3
Güneş 13,3

Rüzgar Enerjisine Dayalı Üretim Tesislerinde Yerli Katkı İlavesi ABD cent/KwH
Kanat 0,8
Jeneratör ve Güç Elektroniği 1
Türbin Kulesi 0,6
Rotor ve Nasel Grubundaki Mekanik Aksamın Tamamı 1,3

Şekil 5- YEKDEM Teşvik Bedelleri

Türkiye'de Rüzgar Enerjisi

Türkiye’de rüzgar enerjisi yatırımları özellikle Yekdem teşviklerinin devreye girmesi ile ciddi bir artış göstermiştir. Kasım 2019 itibari ile ülkemizde toplam kurulu gücü 7.555,2 MW olan 274 adet rüzgar santrali bulunmaktadır. Bunlardan 7,2MW kurulu güce sahip 1 adet santral EÜAŞ’a kalanı ise özel üretim şirketlerine aittir ve rüzgar santrallerinden üretilen elektriğin, toplam üretim içindeki payı her geçen yıl giderek artmaktadır (Şekil 6). Türkiye’de işletmedeki rüzgar santrallerinin çoğunluğu başlıca İzmir ve Balıkesir olmak üzere Ege bölgesinde yer almaktadır. En az rüzgar santrali bulunan bölge ise Doğu Anadolu bölgesidir. Türkiye Rüzgar Enerjisi Birliği’nin Temmuz 2019’da yayınladığı rapora göre; Türkiye’de rüzgar enerjisinin gelişimi yıllara göre aşağıdaki gibidir.

Toplam (MWh) Rüzgardan Elektrik Üretimi (MWh) Rüzgarın Toplam Elektrik Üretimindeki Payı
2015 258.415.758,88 11.657.918,02 %4,51
2016 269.290.507,21 15.377.382,56 %5,71
2017 289.855.258,25 17.716.691,61 %6,11
2018 291.170.736,30 19.755.914,35 %6,78
2019 273.866.147,81 20.218.857,67 %7,38

Şekil 6- Rüzgar Enerjisinin Toplam Üretimdeki Payı

Türkiye'de rüzgar enerjisi

Şekil 6- Türkiye’de Rüzgar Enerjisinin Yıllara Göre Gelişimi

Türkiye, enerji kaynakları göz önünde bulundurulduğunda büyük oranda dışa bağımlı bir ülkedir. Türkiye’nin rüzgar potansiyeli incelendiğinde, 48.000MW rüzgar enerjisi potansiyelinin bulunduğu belirlenmiştir. Yani bu da, henüz Türkiye’nin rüzgar enerjisi potansiyelinin yaklaşık olarak %15 kadarından yararlandığımız anlamına gelmektedir. Tüm bunlar göz önünde bulundurulduğunda, yenilenebilir enerji kaynaklarına yapılan yatırımların artması, dışa bağımlılığın azalması konusunda temel teşkil etmektedir.

Kaynaklar: 1- EPDK 2- EPİAŞ 3- TEİAŞ 4- TÜREB

Daha fazla bilgi alabilirsiniz...

    • Yenilenebilir enerji konusunda tüketici ne yapabilir?

    • Barajlarda elektrik nasıl üretilir?

    • Hidroelektrik enerjisi HES nedir?