ZEYNEP BÄ°LÄ°CÄ°
Mersin Üniversitesi Çevre MühendisliÄŸi Bölümü ÖÄŸrencisi

GÄ°RÄ°Åž
Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı, çevresel sürdürülebilirlik ve insanlığın geleceÄŸi için büyük bir öneme sahiptir. 1900’lü yılların sonlarında enerjinin önemi, meydana gelen petrol krizlerinin ardından daha iyi anlaşılmaya baÅŸlanmıştır. 2000 yılı baÅŸlarında yenilenebilir enerji kaynakları konusunda çalışmalar hız kazanmış, maliyet bakımından düÅŸme göstermiÅŸtir (Karagöl ve Kavaz, 2017). Yenilenebilir enerji dediÄŸimiz kavram, enerji üretmek için doÄŸada var olan ve yararlanıldığı takdirde sürekli kendini yenileyebilen bir enerjidir. DoÄŸal, sürekli bir ÅŸekilde kendini yenileyebilmesi ve bu enerji kaynağının yok olmaması, diÄŸer enerji kaynaklarından ayıran en önemli özellikleri arasındadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının yerli olmaları, hava kirliliÄŸini azaltmaları, enerji sektöründe ülkenin bağımsız olmasını saÄŸlamaları gibi nedenlerden dolayı önemli yer kaplamaktadırlar (Koç ve Kaya., 2015). Hidroelektrik enerji, rüzgar enerjisi, güneÅŸ enerjisi, jeotermal enerji, biyokütle enerjisi, gelgit enerjisi gibi kaynaklar yenilenebilir enerji kaynaklarına örnektir (Karagöl ve Kavaz., 2017).

1. Rüzgar Enerjisi Teknolojileri
Rüzgâr enerjisi, güneÅŸ radyasyonunun yer yüzeylerini farklı ısıtmasından kaynaklanmaktadır. Denizler ve hava arasındaki sıcaklık farkı basınç farkını oluÅŸturmakta ve böylelikle havanın hareketine neden olmaktadır. Yüksek basınçtan alçak basınca doÄŸru olan havanın bu hareketi “Rüzgâr” olarak tanımlanmaktadır. Rüzgâr enerjisinden mekanik enerji veya elektrik enerjisi gibi farklı ÅŸekilde yararlanılmaktadır (Koç ve Kaya., 2015). 

Rüzgar enerjisi yenilenebilir enerji kapasitesi açısından en geniÅŸ kullanıma sahip kaynakların başında gelmektedir (Çukurçayır ve Sağır., 2007). Rüzgar enerjisinden yararlanma tarihi çok eski zamanlara dayanmaktadır. Rüzgar gücünden ilk olarak kullanılan örnekler, yelkenli gemiler ve yel deÄŸirmenleridir. Yelkenli gemilerde rüzgarın kinetik enerjisi gemilerin hareketini saÄŸlamak için kullanılmış, yel deÄŸirmenlerinde ise buÄŸday gibi tahılların öÄŸütülmesi amacıyla rüzgar gücünden faydalanılmıştır. Zaman ilerledikçe enerji konusunda sıkıntılar yaÅŸanmaya baÅŸlamış ve enerji elde etmek için rüzgar türbinleri tasarlanmıştır. 

Rüzgar türbinleri, hareket halindeki havanın kinetik enerjisini öncelikle mekanik enerjiye ve sonrasında elektrik enerjisine dönüÅŸtüren makinelerdir. Rüzgar türbinleri çevreye ve canlılara göre en uygun ÅŸekilde geliÅŸmeye devam etmektedir.

1.1. Rüzgar Enerjisinin Avantaj ve Dezavantajları

Avantajları
- Enerjide dışa bağımlılığı azaltmaktadır.
- Rüzgar çiftlikleri kolayca sökülebilmekte ve bulundukları arazi kolayca eski haline getirilebilmektedir.
- DoÄŸal yolla elde edilen bir enerjidir. 
- Temiz bir enerjidir ve çevreye zararı yok denecek kadar azdır.
- Yakıt tüketimi yoktur ve havayı kirletmez.
- Fosil yakıtlı santrallerin elektrik üretiminde neden olduÄŸu kirliliÄŸi göstermez.

Dezavantajları
- Enerji üretimi rüzgara baÄŸlı olduÄŸundan rüzgar kesilmesi veya azalması ile enerji kaybı oluÅŸur. Rüzgar türbinlerinde enerji üretebilmek için rüzgarın optimum seviyede olması gerekmektedir.
- Rüzgar türbinleri yüksek desibelde ses oluÅŸturmaktadır. Bu nedenle gürültü kirliliÄŸine yol açmaktadırlar.
- DoÄŸal yaÅŸama zarar verir, kuÅŸ ölümlerine yol açar.
- Elektromanyetik dalgayı etkileyebilir.
- Rüzgar türbinlerinde devrilme ve yanma gibi istenmeyen durumlar görülebilir.
- Türbin maliyetleri yüksektir.
- Rüzgar türbinleri için büyük alanlar gereklidir.

1.2. Rüzgar Enerjisinde Son Teknolojiler
1.2.1. Pervanesiz Rüzgar Türbinleri
Pervanesiz rüzgar türbinleri türbülans ile elektrik üretmektedirler. Rüzgar ÅŸiddeti ne olursa olsun mıknatıslar kullanarak türbinlerin sallanmasını saÄŸlamaktadır. Türbinler sallanmaya baÅŸladığında, altlarında bulunan alternatör, mekanik hareketi elektriÄŸe dönüÅŸtürüyor. Rüzgar direklerinin aerodinamik ÅŸeklini öyle bir tasarlamışlar ki hava akımları direk boyunca kontrollü türbülansa yol açar. Direkler rüzgarda sarkaç gibi sallanırken mekanik salınım frekansı üretir. Ä°çi boÅŸ borulardan oluÅŸan bu direklerin üst kısmının sapla birleÅŸtiÄŸi yerde eÅŸ kutuplu iki mıknatıs bulunur. Yani ikisi birbirini iterken üstteki mıknatıs halkasının havada yüzmesini saÄŸlar. Böylece halka mıknatıslar direÄŸin titreÅŸimlerini güçlendirerek dinamoya aktarır ve bu dalgalı akım jeneratörü titreÅŸimleri en verimli ÅŸekilde elektriÄŸe çevirir.

Üstelik birbirine sürtünmedikleri için aşırı ısınmaya, enerji kaybına ve ek titreÅŸim sebebiyle direÄŸin yıpranmasına yol açmaz. DireÄŸin altındaki alternatif akım jeneratörü de titreÅŸimleri en verimli ÅŸekilde elektriÄŸe dönüÅŸtürür. Ä°ÅŸin sırrı, kontrollü türbülans oluÅŸturmaktadır, yoksa kontrolsüz titreÅŸimler sadece direÄŸin yıkılmasına veya ucunun kırılıp yere düÅŸmesine yol açar. Bu sorunu çözmek için direk imalatında fiberglas (cam elyafı) ve karbon fiberden oluÅŸan kompozit malzeme kullanılır. Fiberin kullanılmasının nedeni, hafif ve esnek olması, rüzgarda kolay sallanması ile türbülansa oldukça dayanıklı olmasıdır. Ayrıca türbülans titreÅŸimlerini (rüzgarın kinetik enerjisini) hemen hiç kayıp olmadan ÅŸarj dinamosuna aktarmaktadır. Bu türbinler geleneksel rüzgar türbinlerine göre yüzde 30 daha az enerji üretmektedirler. Fakat pervanesiz oldukları için alan olarak daha az yer kaplamaktadırlar. Bu nedenle dezavantaj olarak görülen enerji sorunu alan ile avantaja dönüÅŸmektedir.

Pervanesiz rüzgar türbinlerinin pervanelilere göre avantajları
- Göçmen kuÅŸların göç yollarında olsalar dahi tamamen salınım yaparak elektrik ürettikleri için göçmen kuÅŸlara bir zararları yoktur.
- Ses kirliliği tamamen ortadan kalkmaktadır.
- Yüzde 53 daha az maliyetli olurken, iÅŸletme-bakım giderlerinin maliyeti de yüzde 51 daha ucuzdur.
- Rüzgar güllerinin hareketli aksamları olmadığı için sürekli yaÄŸlama gereksinimine ihtiyaçları yoktur.
- Bu rüzgar güllerinin elektriksel motorları bulunmamaktadır.
- Rüzgarın hızına baÄŸlı olmadığı için rüzgarın hızlı veya yavaÅŸ esmesi, bu rüzgar türbinlerini etkilememektedir.
- Ä°ÅŸlevsel ve kolay montajlı yapısı ile istenilen her yere kurulabilmektedir.
- Alandan tasarruf sağlamaktadırlar.

1.2.2. Havada Uçan (Airborne) Rüzgar Türbinleri
Altaeros Airborne Rüzgar Türbini:
Uçan rüzgar türbini rüzgardan daha verimli enerji elde etmek adına Altaeros enerji ÅŸirketi tarafından geliÅŸtirilen bir türbindir. Tasarımdaki asıl amaç, 1000 metre yükseklikte var olan daha güçlü rüzgarlardan faydalanmaktır. 10 metre geniÅŸliÄŸindeki uçan rüzgar türbinini havalandırmak için helyum gazı kullanılmış ve bu yapının ortasında 3 kanatlı rüzgar türbini bulunmaktadır. Pervanenin yüksek rüzgar hızıyla dönmesiyle aktif ÅŸekilde elektrik üretebiliyor. Geleneksel rüzgar türbinlerine göre 2 kat daha fazla enerji üretebilmektedir. Deneme uçuÅŸunda ilk 105 metrede elektrik üretmeye baÅŸlamıştır. Elde edilen enerji kablolarla yere aktarılır. Kule inÅŸasına gerek duyulmadan yapılan rüzgar balonları yerden 350 metre yüksekliÄŸe ulaÅŸabilir. Türbin kurulum maliyetinin daha az olması, hızlı kurulumu, kuÅŸlar açısından tehdit oluÅŸturmaması ve gürültüsüz çalışması, avantajları arasında yer almaktadır.

Makani airborne rüzgar türbini:
Makani enerji uçurtmaları, enerjiyi rüzgardan verimli bir ÅŸekilde harcayarak elektrik üretir. Karbon fiberden üretilen hafif türbinler, yerdeki bir istasyona baÄŸlı bir ÅŸekilde uçurulmaktadır. Uçak görünümlü türbinler maksimum yerden 450 metre yükseklikte daireler çizerek pervanelerin dönmesiyle elektrik enerjisi üretecekler. Daha stabil ve güçlü rüzgar enerjisi, yaklaşık 1000 feet yüksekliÄŸinde ve deniz aşırı bölgelerde kuruluyor.

1.2.3. DüÅŸük Hızlardan Rüzgar Enerjisi
Rüzgar hasatçısı, uçaklardaki kanatçıklara benzer yatay kanatçıklar ile karşılıklı hareket esasına dayanıyor. Çok sessiz olan bu rüzgar türbini düÅŸük hızlarda da enerji üretebilmektedir. Bu rüzgar türbini klasik rüzgar türbinlerinin çalıştığı hızlarda da çok verimli çalışabiliyor.

1.2.4. Rüzgar Lensleri
Rüzgar lensleri Japon araÅŸtırmacılar tarafından keÅŸfedilmiÅŸ. AraÅŸtırmacılara göre 3 kez daha verimli. Türbin kanatlarının etrafına “rüzgar lensleri” yerleÅŸtirilmiÅŸ. Her bir lens 112 metre çapında. Burada lensin rüzgar akışını yoÄŸunlaÅŸtırması saÄŸlanmış. Çok fazla hareketli parça yok, sadece rüzgar gücünü “yoÄŸunlaÅŸtıran” çember ve çemberden alınan rüzgarla dönen bir türbinden oluÅŸuyor.

1.2.5. Dikey Eksenli Rüzgar Türbinleri
Rüzgar kulesi (Windspire): Standart dikey eksenli “windspire” rüzgar türbini 30 fit yüksekliÄŸinde ve 4 fit geniÅŸliÄŸinde, lokal bölgelerdeki kısıtlamaların üstesinden gelmek için tasarlanmış. 

Eddy türbini: Eddy türbini çok yüksek rüzgar hızlarında bile güvenli ve rüzgar hızı saniyede 3,5 metredir. Bu rüzgar türbini 600 watt gücüne kadar elektrik üretebiliyor.

1.2.6. Sessiz Rüzgar Türbinleri
Sessiz (Ecowhisper) rüzgar türbini sadece 20 kW elektrik üretebilme kapasitesine sahip. Sessiz olmasının yanında verimli olduÄŸu da belirtilmiÅŸ.

1.2.7. Rüzgar Enerjisi Depolama
YeÅŸil güç adası dünyada yaygın olarak kullanılan pompaj hidroelektrik santrallerini rüzgar türbinleri ile birlikte hibrit olarak kullanıyor. Pompaj hidroelektrik santralinin çalışma mantığı, hidroelektrik santraller suyun yerçekimi etkisinden yararlanarak enerji elde ediyorlar, pompaj hidroelektrik santrali elektrik sisteminde enerji fazlası olduÄŸu durumlarda, fazla enerjiyi, suyu geri rezervuara basmak için kullanıyor, talep yükseldikçe alt taraftaki rezervuara geri boÅŸaltılarak bu proses aÅŸamasında elektrik enerjisi elde ediliyor.

1.2.8. Çok Amaçlı Deniz Aşırı Rüzgar Çiftlikleri
Deniz yosunu çiftlikleri Hollandalı ecofys firması tarafından geliÅŸtirilmiÅŸ. Deniz aşırı rüzgar türbinlerinin etrafında deniz yosunu ekilebileceÄŸi, balık yetiÅŸtirilebileceÄŸi ve bioyakıt elde edilebileceÄŸi belirtiliyor. Bu rüzgar enerjisi ÅŸimdilik sadece test aÅŸamasında ve gelecekte enerji piyasasına aktif olarak girebilir.

1.2.9. Kambur Balina Yüzgeci ÖrneÄŸinden GeliÅŸtirilen Rüzgar Türbini
GerçekleÅŸtirilen kanat profili sayesinde düÅŸük hızlı rüzgarın, kanadın önündeki tümsekli (tüberkül) kanallara çarpması nedeniyle kanalların rüzgar akışını ayırarak kanadın düzenlenmiÅŸ yüzeyi boyunca hızlanmasına sebep oluyor. Aynı zamanda kanadın geniÅŸliÄŸi boyunca hava hareketini ve diÄŸer ucuna hava geçiÅŸini yavaÅŸlatıp, böylece hava akışının kanallar içinde korunarak daha fazla rüzgarın yakalanmasını saÄŸlıyor. Böylece klasik kanatlara göre daha yüksek enerji verimi ile çalışabiliyor ve yine klasik kanatlarda ortaya çıkan gürültü kirliliÄŸini de önemli ölçüde azaltabiliyor. Burada kanat ve fan adı altında ifade ettiÄŸimiz tüm çalışmalarda önemli olan bir kavram var ki, bu da “hücum açısı”dır. Tüberkül rüzgar türbin kanadı ile bu hücum açısı deÄŸerleri klasik kanatlara göre yaklaşık yüzde 40’lara varan artışların olacağı, yani kanadın daha dik konuma ulaÅŸabileceÄŸini gösterir. Tüberkül denilmesinin nedeni, türbinin tümsekli olarak tasarlanmasıdır.

2. SONUÇ
Eski zamanlardan beri rüzgar gücünden çok farklı ÅŸekilde yararlanılmıştır. Nüfus yoÄŸunluÄŸunun zaman ilerledikçe artması, enerji ihtiyacına olan ilginin artmasına da neden olmuÅŸtur. Çevreye ve canlılara zarar vermeden enerji üretebilmek için yenilenebilir enerji kaynaklarına büyük ilgi duyulmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında yer alan rüzgar enerjisi, doÄŸal bir kaynak olması, kendini yenileyebilmesi nedeniyle dünyada ve ülkemizde en etkin ÅŸekilde kullanılan enerji türüdür. Rüzgardan daha fazla faydalanabilmek için her geçen gün geliÅŸtirilen bir teknolojidir. Rüzgar türbinleri aracılığıyla rüzgarın kinetik enerjisinden elektrik enerjisi elde etmek için rüzgarın hızı, esme sıklığı ve yönü gibi coÄŸrafik özelliklerinin bulunması gerekmektedir. Türkiye de bu bakımdan zengin bir ülkedir. Türkiye’de bulunan toplam kurulu güç her geçen gün artmaktadır. Çevre ve canlı saÄŸlığını da göz önüne alarak enerji ihtiyacının en verimli ÅŸekilde karşılanması gerekmektedir. GeliÅŸtirilen teknolojiler arasında pervanesiz rüzgar türbinleri, geleneksel rüzgar türbinlerine göre birçok avantajından dolayı ilgi odağı durumundadır. Bu avantajlar arasında iÅŸletme-bakım maliyetinin yarı fiyatına denk gelmesi, göç halindeki kuÅŸlara zararının olmaması, gürültü kirliliÄŸini ortadan kaldırması, kolay kurulabilir olması, özellikle rüzgara bağımlı olmaması yer almaktadır. Ayrıca pervaneleri olmadığı için alandan büyük tasarruf saÄŸlanmaktadır. Bu nedenlerden dolayı pervanesiz rüzgar türbinleri dünyada etkin olarak kullanılabilir.

KAYNAKLAR
- Koç, E., Kaya, K. 2015. “Enerji Kaynakları-Yenilenebilir Enerji Durumu,” Mühendis ve Makina, cilt 56, sayı 668, s. 36-47.
- Capik, M., Yılmaz, A. O., ÇavuloÄŸlu, Ä°. 2012. “Present Situation and Potential Role of Renewable Energy in Turkey,” Renewable Energy, vol. 46, p. 1-13.
- Ilkılıç, C, Aydın, H. 2015. “Wind Power Potential and Usage in the Coastal Regions of Turkey,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 44, p. 78-86
- Elibüyük, U. ve Üçgül, Ä°., “Rüzgar Türbinleri, ÇeÅŸitleri ve Rüzgar Enerjisi Depolama Yöntemleri”, Yekarum e-Dergi, 2014
- KeleÅŸ, RuÅŸen & Can Hamamcı. (2002). Çevrebilim, Ä°mge Kitabevi, Ankara 
- Koçak, Saim & A. Hakan, Altun. (2003). “Enerji Ä°htiyacımız ve Nükleer Enerji”, Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, TMMOB, 3-4 Ekim 2003, Kayseri, s.397-400
- Karagöl, E. ve Kavaz, Ä°., “Dünyada ve Türkiye’de Yenilenebilir Enerji”, Seta Dergi, Nisan 2017, sayı 197, s.7-16
- Çukurçayır M. ve Sağır H., “Enerji Sorunu, Çevre ve Alternatif Enerji Kaynakları”, 2007
- http://enerjienstitusu.com/2012/04/09/ruzgar-enerjisinin-gelecegi-8-yeni-bulus/
https://www.researchgate.net/publication/266210729_DUNYA_’DA_VE_TURKIYE_’DE_RUZGAR_ENERJISI
- http://khosann.com/ruzgar-enerjisindeturbulans-cagi-kuslari-oldurmeyen-vortexpervanesiz-ruzgar-direkleri-dogayi-koruyor/
- http://www.star.com.tr/teknoloji/kamburbalinadan-esinlenip-ruzgar-turbini-kanaditasarladilar-haber-1282114/ (2017).

Makaleyi e-dergi üzerinden okumak için lütfen tıklayınız...