Rüzgar türbinlerinin 3 kanatlı yapılmasının dahiyane sebebi

Rüzgar türbinleri, hareket halindeki havanın kinetik enerjisini ilk olarak mekanik enerjiye akabinde de elektrik enerjisine çevirmeye yarayan sistemlerdir. Bu türbinlerde yüksek miktarda enerjiyi yakalamak gayesiyle özel olarak tasarlanan kanatlar yer almaktadır. Rüzgar türbinindeki bu kanatlar rüzgardaki kinetik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürerek dönerler. Bu sistemlerde elektrik üretimi; türbinin dönüş hareketi ile birlikte türbin rotorunu da döndürmesi ve bir mil ile bağlı olduğu jeneratör sayesinde sağlanır.

Rüzgar Türbini Kanatlarının Tasarımı

Rüzgar türbinleri tasarlanırken düşünülmesi gereken birçok faktör olmakla birlikte hiç şüphesizki bunların arasında en başta geleni aerodinamiktir. Aerodinamik, katı bir cismin özelliklerini ve etrafındaki havanın bu katı cisim ile etkileşimini ifade eder. Bu kapsamda günümüzde kullanılan rüzgâr türbinlerinin kanatlarının şekli uçaklarınkine bir hayli benzer olarak tasarlanmaktadır. Bu şekilde tasarlanıyor olması sayesinde hava kanat boyunca hareket ettiğinde kanatları hareketlendirecek şekilde bir basınç farkı oluşturur. Kanattaki blokaj sebebiyle, hava kanadın arkasında ön tarafa göre daha hızlı hareket eder. Bu da rüzgar türbin kanatlarının dönemesini sağlayarak elektrik üretim işlemini başlatır.

Yani kanadın bir tarafı dışa doğru kavisliyle, diğer tarafı düzdür. Havadaki moleküller rüzgârın hareketi esnasında kanadın kavisli tarafında “daha uzun mesafe kaydetmesi gerektiğinden”daha hızlı hareket eder. Bu sebeple kanadın düz tarafındaki basınç kavisli tarafındaki basınca göre daha yüksektir. Bu, basıncın yüksek olduğu taraftan düşük olduğu tarafa doğru bir kuvvetin doğmasına neden olur. Bu kuvvet de kanatlara hareket verir.

Rüzgar Türbinleri Neden 3 Kanatlı Yapılır?

Rüzgar türbini dizaynında en önemli konulardan bir tanesi kanat sayısı seçimidir. Kanat sayıları 1 ile 40 arası değişkenlik gösterebilir. Kanat sayısının çok olduğu türbinler düşük uç hızına sahip rotorlar için kullanılır ve yüksek kalkış momentinin gerektiği uygulamalarda su pompalama gibi tercih edilir. Yüksek uç hızına sahip 2 veya 3 kanatlı rüzgar türbinleri de elektrik üretmek için kullanılır. Ama günümüzde ticari rüzgar türbinleri istisnai durumlar hariç 3 kanatlı olarak tasarlanmaktadır.

Üç kanatlı rüzgar türbinlerinin iki kanatlılara göre başlıca farklılıkları daha az maliyete daha fazla elektrik üretimi sağlamaya imkan sağlamasıdır. Üç kanatlı rüzgar türbinleri her 120 derecelik dönüş hareketi ile elektrik üretimi için gerekli torku oluşturur. Ayrıca üç kanatlı tasarımların diğer bir önemli avantajı da diğer tasarımlara göre daha güvenli olmasıdır. Örnek vermek gerekirse; tek kanatlı bir rüzgar türbininde dönüş hızı çok yüksek olacağı için türbinin hızı kontrol edilemeyecek ve türbin kısa sürede korumaya girecektir.

Tabi bu durumda hepimizin aklına ilk olarak ”3 den daha fazla kanatlı türbinlerde daha küçük açılı bir dönüş ile tork sağlanır ve daha fazla elektrik üretilmesi neden mümkün olmasın?” sorusu gelecektir.   Rüzgar türbininin 3’den daha fazla kanatlı olması durumunda kanatlara daha fazla rüzgar çarpar ancak bu rüzgar dönme sayısına neden olmaz. Çünkü kanat sayısının daha fazla olması durumunda her kanat aşağısındaki kanat için gelen rüzgarın aktif olarak kullanılmasını engeller ve kanatlar arasındaki rüzgar akışı istenilen düzeyde olmaz. Böylelikle kanatlardaki hava ile oluşan sürtünme kuvveti artar. Bu sürtünme ise dönüş hızının 3 kanatlı türbine göre çok daha az olmasına sebebiyet verir. Bununla doğru orantılı olarak da elektrik üretimi daha düşük seviyede kalır.

Kısaca Rüzgar Türbinlerinin 3 kanatlı yapılmasının temel nedenlerini özetlemek gerekirse;

• Yapı bakımından daha dayanıklıdır. Sallanma ve titreme gibi sorunları yoktur.
• Enerji üretimi ve sağlamlık bakımından en verimli ve en faydalı rüzgar türbinidir.
• Estetik açıdan daha kullanışlıdır.
• Orta kısmında ekstra bir yüke gerek yoktur.
• Gürültü seviyeleri minimum düzeydedir.
• Sabit bir eylemsizlik momentine sahiptir.

Benzer İçerik: https://www.insaatim.com/yenilenebilir-enerji-kaynaklari-ve-ulkemizdeki-durumu-106714/

Alıntı: https://www.elektrikport.com/universite/ruzgar-turbinleri-neden-3-kanatlidir/11802