Türk Dil Kurumu tarafından “havanın yer değiştirmesiyle oluşan esinti” şeklinde tanımlanan rüzgar, günümüzde yenilenebilir ve sürdürülebilir bir enerji kaynağı olarak hayatlarımıza girmiş olup enerji gereksinimi duyulan her alanda kullanılabilmektedir. Kullanım alanları henüz potansiyeli doğrultusunda yaygınlaştırılamamış olsa da özellikle gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler tarafından gerçekleştirilen enerji yatırımlarıyla her geçen gün enerji sektöründeki payını arttırmaktadır.

Rüzgar Enerjisi Tarihsel gelişimi

Rüzgarın gücünden ilk faydalanma şekilleri yelkenli gemiler ve yel değirmenleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Tarihsel süreçte rüzgarın bir enerji kaynağı olarak kullanımı M.Ö. 2800’lü yıllara dayanmaktadır. Dönemin ihtiyaçlarına göre tahıl öğütme, sulama ve su pompalama gibi alanlarda sıklıkla kullanıldığı görülmektedir. İlk rüzgar değirmenlerinin inşası ise M.Ö. 200’lü yıllarda gerçekleştirilmiş ve çok çeşitli coğrafyalarca kullanılmıştır. 1961 yılında rüzgar enerjisi Birleşmiş Milletler tarafından incelenen 3 enerji kaynağından biri olmuş ve onu takip eden 15 yılda gerçekleşen petrol krizi sürecinde dünya gündeminde sıklıkla gündeme getirilmiştir. Özellikle 1980’lerden sonra ise geniş elektrik üretim hacmine sahip rüzgar çiftlikleri kurulmuş, kıyıdan uzakta konumlandırılan türbinler yaygınlaştırılmıştır. Rüzgar çiftliklerinin yaygınlaşmasıyla enerji maliyetlerinde düşüş sağlanmıştır.

Ülkelere göre rüzgar enerjisi santrali 2022 kurulu güçleri incelendiğinde ilk sıralarda Çin, ABD ve Almanya’nın yer aldığı, Türkiye’nin ise 12. sırada bulunduğu görülmektedir. Küresel Rüzgar Enerjisi Konseyi’nin 2022 yılında yayınladığı Küresel Rüzgar Raporu verilerine göre dünya genelinde rüzgar enerjisi kapasitesi 2021 yılına göre %12 artmış ve 837 GW seviyesine ulaşmıştır. Raporda bu artışın her yıl dünyada 1.2 milyar tondan fazla CO2 emisyonunu önlediği vurgulanmıştır. Bunun yanı sıra deniz üstü rüzgar enerjisi tarihin en yüksek değeri olan 21.1 GW seviyesine ulaşmıştır. Rapora göre Paris İklim Anlaşması’nda belirtilen 1.5°C küresel sınırını aşmamak için önümüzdeki 10 yıl içinde rüzgar enerjisi kurulumlarında 4 kat artış olması gerektiği öngörülmektedir.

Türkiye’de rüzgar enerjisinden elektrik üretimi ilk kez 1986 yılında İzmir-Çeşme’de bulunan Altın Yunus Tesisleri’nde gerçekleştirilmiştir. Burada kurulan rüzgar türbini 55 kW gücündedir. Sonraki yıllarda yine aynı bölgede rüzgar türbinleri kurulmuş olup elektrik üretimi günümüzde de devam etmektedir. 2000 yılında ise Türkiye’nin en büyük rüzgar santrali Çanakkale-Bozcaada’da kurulmuştur. TEİAŞ’ın Ağustos 2022’de yayınladığı rapora göre ülkemiz rüzgar enerjisi santrallerinin kurulu gücü 11 GW seviyesindedir. Türkiye’de üretilen toplam güç içerisindeki oranı ise yaklaşık %11 civarındadır.

ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİNİN TEMEL PRENSİBİ İLE RÜZGARDAN ENERJİ ELDE ETMEK

Yüksek basınç alanlarından alçak basınç alanlarına doğru hareket eden hava rüzgar olarak adlandırılmaktadır. Rüzgar basınç değişiminin fazla olduğu yerlerde, yüksek ve engebesiz tepelerde, vadilerde ve kıyı şeritlerinde oluşabilir. Hızı ise basınç gradyan kuvveti, saptırıcı kuvvet, merkezkaç kuvveti ve sürtünme kuvvetine bağlı olarak değişkenlik göstermektedir.

Rüzgar enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmesi temel olarak kinetik enerji-mekanik enerji dönüşümüne dayanmaktadır. Isınan hava genleşir. Yoğunluğu azaldığından atmosferde yukarılara tırmanır. Bu süreçte yukarıdaki soğuk hava da yeryüzüne doğru hareket eder. Sıcaklık farklarına bağlı olarak havanın bu şekilde yer değiştirmesi sonucu rüzgarlar oluşur. Kurulan türbinler yardımıyla rüzgar enerjisinin bir kısmı (verime bağlı olarak) mekanik enerjiye dönüştürülür. Başka bir deyişle kanatların bağlı olduğu mil dönmeye başlar. Türbinde konumlandırılan dişli kutusu yardımıyla güç iletimi gerçekleştirilir ve jeneratöre iletilen enerji elektrik enerjisine dönüştürülür. Elde edilen elektrik enerjisi güç dönüştürücüleri kullanılarak farklı formlara regüle edilebileceği gibi transformatörler ve iletim hatları yardımıyla doğrudan yerel elektrik şebekesine beslenebilir.

Rüzgar Türbinleri: Yapı ve Çeşitler

Rüzgar türbinleri, rüzgarın kinetik enerjisinin öncelikle mekanik enerjiye daha sonra ise elektrik enerjisine dönüşümünü sağlayan sistemlerdir. Rüzgar türbinleri temel olarak

  • Rotor,
  • Dişli kutusu,
  • Fren,
  • Jeneratör,
  • Kontrol ve denetim sistemleri,
  • Güvenlik sistemleri,
  • Elektrik bağlantıları,
  • Hizmet ve destek sistemlerinden oluşmaktadır.

Rüzgar türbinlerinin en temel unsurlarından biri olan rotor; kanatların, göbeğin ve milin bağlandığı bölüm olarak açıklanabilir. Rotor kanatları rüzgar enerjisinin yakalanabilmesi için kullanılır. Aşırı güç yüklenmesi veya arıza gibi istenmeyen durumlarda sistemin zarar görmesini önlemek adına frenler yardımıyla dönüş durdurulur.

Rüzgar türbinleri eksenlerine göre yatay eksenli rüzgar türbinleri ve dikey eksenli rüzgar türbinleri olarak 2 çeşittir. Bu sınıflandırma, rotorun dönme eksenine göre yapılmaktadır.

  • Yatay eksenli rüzgar türbinleri: Dönme ekseni rüzgar yönüne paralel olup mil yere paralel olarak monte edilir. Rüzgar hızının optimum bir şekilde yakalanabilmesi için bir kule yardımıyla türbin bileşenleri belirli bir yüksekliğe kaldırılır.
  • Dikey eksenli rüzgar türbinleri: Dönme ekseni düşey ve rüzgarın geliş yönüne dik konumlandırılır. Rüzgarla her zaman aynı hizada olduğu için yön değişikliği durumlarında herhangi bir ayarlama gerektirmez. Çalışmaya başlayabilmesi için şebekeden ilk enerji gereksinimi mevcuttur. Kule üzerine yerleşim gerektirmez. Yatay eksenli türbinlere göre daha düşük verime sahiptir. Genellikle su pompalama amacıyla kullanılmaktadır.

Rüzgar türbinleri kuruldukları yere göre on-shore ve off-shore olmak üzere 2 çeşittir:

  • On-shore rüzgar türbinleri: Kara üstü rüzgar türbinleri olarak açıklanabilir.
  • Off-shore rüzgar türbinleri: Deniz üstü rüzgar türbinleridir. Kıyıdan uzakta konumlandırılır. Deniz açıklarında bulunan daha güçlü ve sürekli rüzgarlara bağlı olarak verimlilikleri on-shore türbinlere kıyasla daha fazladır. On-shore türbinlere kıyasla fiziksel olarak daha büyüklerdir ve üretim kapasiteleri daha fazladır. Bunun yanında bulundukları ortama dayanıklılıklarının sağlanması oldukça önemlidir.

Rüzgar türbinleri her ne çeşitte olurlarsa olsunlar aerodinamik prensiplere göre çalışırlar. Bu kapsamda taşıma ve sürüklenme kuvvetleri kullanılmaktadır.

Rüzgar Enerjisi Kullanım Alanları

Tarihsel süreçte rüzgar enerjisi incelendiğimizde çok farklı amaçlarla kullanıldığı görülmüştür. Benzer şekilde günümüzde de rüzgar enerjisinden çok çeşitli alanlarda faydalanılmaktadır.

Rüzgar enerjisi temel kullanım alanları şu şekilde özetlenebilir:

  • Elektrik üretimi
  • Su pompalama
  • Tahıl öğütme
  • Aydınlatma sistemleri
  • Şarj sistemleri
  • Sinyalizasyon
  • Endüstriyel, kurumsal ve evsel kullanım

Başka bir ifadeyle enerji gereksiniminin olduğu her alanda rüzgar enerjisi kullanımından bahsetmek mümkündür.

Rüzgar Enerjisi Depolanabilir mi?

Rüzgar rejimlerindeki değişimlere bağlı olarak rüzgar enerjisi yardımıyla elektrik üretiminde verimliliği sabit tutmak çok mümkün değildir. Zamana bağlı oluşan verim farklarının tolere edilebilmesini sağlamak adına ise rüzgar enerjisinin depolanması gerekmektedir. Zaman içinde geliştirilen rüzgar enerjisi depolama teknolojileri;

  • Hava torbaları
  • Basınçlı hava sistemleri
  • Akü ve piller
  • Hidrojen depolama sistemleri
  • Okyanus yenilenebilir enerji sistemi

şeklinde sıralanabilir.

Rüzgar Enerjisi Kullanım Avantajları

Fosil yakıt kullanımına bağlı karbon emisyonları oldukça artmışken günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi tüm dünyada gün geçtikçe artmaktadır. Fosil yakıtlara alternatif bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak karşımıza çıkan rüzgar enerjisi, sahip olduğu pek çok avantaja bağlı olarak hem tüketicilerin hem de enerji yatırımcılarının ilgisini çekmektedir.

Rüzgar enerjisinin temel kullanım avantajları:

  • Yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Fosil yakıtlar gibi tükenme tehdidi yoktur.
  • Kurulum maliyetinin yüksek olmasının yanında işletme ve bakım maliyetleri oldukça düşüktür.
  • Yakıt maliyeti yoktur.
  • Temiz, doğal ve çevreci bir enerji kaynağıdır. Doğrudan karbon emisyonu gerçekleştirmediğinden iklim değişikliğiyle mücadelede tercih edilebilir bir kaynaktır.
  • Dışa bağımlılığı yoktur.
  • Güvenli bir enerji kaynağıdır.
  • Kuruldukları alanlarda tarım ve hayvancılık faaliyetlerini engellemediğinden bölgesel kalkınmayı destekler niteliktedir.

Sonuç olarak rüzgar enerjisinin kullanım avantajları bütüncül olarak incelendiğinde hem fosil yakıtlar gibi çevresel tahribata sebep olmaması hem ekonomik olarak gerçekleştirilebilir olması hem de sosyal olarak beşeri faaliyetleri olumsuz etkilememesi gibi sebeplerle sürdürülebilir kalkınma kapsamında yaygınlaştırılması gerektiği görülmektedir.

Rüzgar Enerjisi Dezavantajları

Yukarıda sıralanan avantajların yanında rüzgar enerjisinin bazı dezavantajları da mevcuttur. Optimum bir sistem kurularak enerji gereksiniminin rüzgar enerjisinden karşılanabilmesi için bu dezavantajlar da göz önünde bulundurulmalı, kurulum stratejileri bu bağlamda oluşturulmalıdır.

Rüzgar enerjisinin temel dezavantajları aşağıdaki gibidir:

  • Gürültülü çalışırlar. Bu sebeple off-shore türbinler tercih edilmeli veya on-shore türbinler yerleşim bölgelerinden uzakta konumlandırılmalıdır.
  • Verimleri düşüktür. Maksimum verimin elde edilebilmesi için kurulması planlanan bölgenin rüzgar ölçümleri büyük bir hassasiyetle yapılmalı ve türbin için en uygun teknik özellikler belirlenmelidir.
  • Değişken rüzgar hızları elektrik üretiminin düzensiz olmasına sebep olur. Bu sebeple enerji depolama sistemleri bulundurulmalı, destekleyici enerji kaynakları kullanılarak hibrit sistemler oluşturulmalıdır.
  • Kurulum maliyetleri diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla daha yüksektir. Fakat bakım maliyetlerinin düşük olması, kullanım ömürlerinin uzun olması ve amortisman sürelerinin çoğunlukla kısa olması gibi sebeplerle bahsedilen enerji kaynaklarıyla rekabet gücünü korumaktadır.
  • Rüzgarlar sürekli olmadığından enerji üretim miktarları sabit değildir.
  • Enerji nakil maliyetleri yüksektir.
  • Rotor çapları geniş olduğundan kuşların göç yollarını olumsuz etkileyebilmektedir. Türbin konumlandırması yapılırken rüzgar hız ölçümlerinin yanında biyoçeşitlilik de göz önünde bulundurulmalıdır.

Rüzgar Enerjisi Uygulama Örnekleri

Ülkemizde ve dünyada rüzgar enerjisi pek çok alanda kullanılmakta hem işletmelerin hem de ülkelerin enerji tedarik zincirinde önemli bir halkayı temsil etmektedir. Buna bağlı olarak örnek alınması gereken pek çok başarılı uygulama mevcuttur.

Ülkelere göre kişi başına düşen rüzgar santrali kurulu gücü 2022 verileri incelendiğinde 1. sırada Danimarka (1218 Watt), 2. sırada İsveç (1200 Watt) ve 3. sırada İrlanda (910 Watt) olduğu görülmektedir. Türkiye ise listede 129 Watt ile 30. sırada yer almaktadır.

Dünya genelinde deniz üstü rüzgar türbinleri kullanımları gün geçtikçe artmakta, yenilikçi ve inovatif uygulama örnekleri sıklıkla karşımıza çıkmaktadır. Örneğin ABD’li bir start-up olan T-Omega Wind şirketi deniz üstü rüzgar türbinlerinde verimlilik arttırıcı çalışmalar gerçekleştirerek deniz üstü rüzgar türbinlerinin maliyet, tedarik ve derin suda konumlandırma sorunlarına çözüm getirmek adına yenilikçi bir yaklaşım getirmeyi amaçlamaktadır.

Rüzgar gücünün mevcut kurulu gücünün yanında devletlerin uluslararası platformlar kapsamında bu alanda verdiği taahhütler de ivmelenmektedir. Örneğin COP27 kapsamında 9 yeni ülke (Almanya, İrlanda, Japonya, Hollanda, Norveç, İngiltere, ABD, Belçika, Kolombiya) iklim krizi ve enerji güvenliğine bağlı sorunlarla mücadelede açık deniz rüzgar gücünün kullanılması için taahhütte bulundu. 2030 sonuna kadar 380 GW kurulu kapasiteye ulaşılması hedeflenmektedir.

Rüzgar türbini kurulumları için gerçekleştirilen en önemli operasyonlardan biri parçaların lojistiğidir. Lojistik faaliyetlerine bağlı sorunların önüne geçmek adına alanında teknoloji lideri olan Modvion tarafından ahşap rüzgar türbini kuleleri inşa edilmeye başlandığı duyuruldu. Modüler ve lamine ahşaptan yapılan kuleler yangın, kullanım ömrü vb. durumlara dayanıklı olması adına su ve nem geçirmeyen boyalarla kaplanarak kulenin ömrü 25-30 yıla çıkarılmaktadır. Bunun yanında modüler bir yapıya sahip olmasıyla lojistik sorunlarına çözüm sunulmaktadır. Dünyanın en büyük ve bağımsız yenilenebilir enerji şirketi olan RES ile imzaladıkları anlaşmaya göre 2026 yılından itibaren on yıl boyunca yılda yaklaşık 20 kule üretimi gerçekleştirilmesi hedeflenmektedir.

Rüzgar türbinlerinin inovatif tasarımlarla kullanıma sunulması yaygınlaştırılması aşaması için büyük önem arz etmektedir. İskoç bir öğrenci tarafından 2018 yılında geliştirilen yassı rüzgar türbini Glasgow Caledonian Üniversitesi’nde mühendisler tarafından uygulanabilir bir prototip haline getirildi. Kurulumu Kenya’da gerçekleştirilecek olan türbin ile uygun bölgelerde enerji üretimi sağlanması planlanmaktadır. Kırsal bölgelerde nakliye ve enerji maliyetlerini azaltmayı hedefleyen projenin kolay monte edilebilirliği ile enerji erişimine yeni bir soluk getireceği düşünülmektedir.

Rüzgar Enerjisi Yatırım ve Teşvikler

Rüzgar enerjisine yapılan yatırımları arttırmak ve bu enerji türünün kullanımını yaygınlaştırmak adına hem ülkemizde hem dünyada çeşitli yatırım teşvik ve uygulama kolaylıkları mevcuttur.

  • Yenilenebilir enerji kullanımı gündeme geldiğinde pek çok yatırımcı ve kullanıcının aklına gelen sorulardan ilk “Kendi elektriğini üretmek vergiye tabi midir?” olmaktadır. Ülkemiz yönetmeliklerinde yapılan düzenlemeler sonucunda 1 MW’a kadar yenilenebilir enerji kaynaklı lisanssız elektrik üretimi gerçekleştirilebilmekte, 5 MW’a kadar ise üretim izni alınabilmektedir. “Yeşil enerji kullanarak faturanı ve karbon salımını azalt” sloganıyla rüzgar enerjisi kullanımı yaygınlaştırılarak hem ekonomik hem de çevresel faydalar sağlanabilir.
  • Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından 21 ildeki 18 arazi rüzgar enerjisine dayalı Yenilenebilir Enerji Kaynak Alanı ilan edilmiştir.
  • Rüzgar enerjisi yatırımları ülkemizde yatırım yeri fark etmeden 4. bölge teşvikleri kapsamına alınmıştır. Bunun yanında SGK, KDV, Gümrük Vergisi gibi desteklerden yararlanabilir duruma getirilmiştir.
  • Elektrik Piyasası Kanunu’nun lisanssız yürütülebilecek faaliyetler başlığında yapılan değişiklik ile sanayi ve tarımsal amaçlı tesisler bağlantı anlaşmalarına bağlı sözleşmelerinde yer alan güçlerin 2 katına kadar lisanssız üretim yapabilmektedir.
  • Türkiye Rüzgar Enerjisi Birliği Başkanı tarafından 2023 yılında 1000 MW’lık rüzgar kurulumunun gerçekleştirileceği ve sektöre 1 milyar dolar yatırım yapılacağı duyurulmuştur.
  • Bloomberg NEF tarafından yayınlanan Yenilenebilir Enerji Yatırım Takip Programı 2022’nin 2. çeyreğine göre göre rüzgar projesi finansmanı 2021’in ilk yarısına göre %16 artış göstermiştir. Çin, rüzgar projelerine yıllık %107 artışla 28 milyar dolar yatırım yapmıştır. Ayrıca deniz üstü rüzgar kurulu gücünün artışına bağlı olarak şirket ve hükümetlerin net sıfır karbon hedefleri doğrultusunda bu alana yatırım yapmaları beklenmektedir.

Siz de sürdürülebilir enerji ile cebinize ve çevrenize yatırım yapabilirsiniz. Rüzgar enerjisi ile ilgili ürün ve hizmetlerimize göz atmak için web sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

İlgili Ürünleri görmek için tıklayınız.