Yenilenebilir Enerji

Rüzgar Enerjisi Nedir?

Rüzgâr enerjisi, rüzgarı oluşturan hava akımının sahip olduğu hareket (kinetik) enerjisidir. Bu enerjinin bir bölümü yararlı olan mekanik veya elektrik enerjisine dönüştürülebilir.
Fosil, nükleer ve diğer yöntemlerde atmosfere zararlı gazlar salınmakta, bu gazlar havayı ve suyu kirletmektedir. Rüzgârdan enerji elde edilmesi sırasında ise bu zararlı gazların hiçbiri atmosfere salınmaz, dolayısıyla rüzgâr enerjisi temiz bir enerjidir, yarattığı tek kirlilik gürültüdür. Gürültü önlemek için türbin gövdeleri ses izolasyonludur. Pervanelerin dönerken çıkardığı sesler günümüzde büyük ölçüde azaltılmıştır.
Temiz, çevreyi kirletmeyen, yakıt parası olamayan bir enerjidir.Rüzgar enerjisinde ham madde ulaştırma masrafı yoktur. Doğadaki rüzgar direkt olarak kullanılabilir. Rüzgar türbinleri karmaşık makineler değildir. Gayet basit bir şekilde operatöre ihtiyaç duyulmadan çalıştırılabilmektedirler. Tamamen otomatik olarak çalışabilecek şekilde dizayn edilmişlerdir. Ayrıca bu şekilde sadece periyodik bakımlarının yapılması ile 20-30 yıla yakın çalışabilirler.
Rüzgar türbinleri, patlama yapmazlar, radyasyon yaymazlar. Atmosfere veya yakındaki nehir ve denizlere ısıl emisyonları yoktur. Ayrıca her hangi bir radyoaktif ışınım tahribatı yapmazlar. Dolayısıyla tehlikeli değildirler.Artan petrol fiyatları veya aniden ortaya çıkan başka maliyetleri olmadığından vergi artırımı olarak vatandaşa yük olmazlar.Rüzgar türbinin işletmeye alınması, inşaatın başlamasından ticari üretime geçişine kadar, üç ay gibi kısa bir sürede gerçekleşebilmektedir.(600KW/1MW gibi ticari santraller için gereken süre) .
Rüzgar türbinleri modüler olup her hangi bir büyüklükte imal edilebilmektedir.İstenildiğinde kısa bir süre içinde sökülüp başka bir yere sorunsuz olarak parçalar halinde taşınabilir. Ayrıca tek olarak ya da gruplar halinde kullanılabilirler.
Ömrünü tamamlamış rüzgar türbinlerinin söküm maliyetleri yoktur. Çünkü sökülen türbinlerin hurda değeri söküm maliyetlerini kolayca karşılamaktadır. Bu santrallerin ömürlerini tamamlamasından sonra türbinlerin kullanıldığı alan eski haline kolayca getirilebilmektedir.

Nasıl Üretilir?
Rüzgar türbini, en basit anlamda bir rüzgar türbini 3 bölümden oluşur.
1. Pervane Kanatları:
Rüzgar estiği zaman pervanenin kanatlarına çarparak onu döndürmeye başlar. Bu sayede rüzgar enerjisi ile kinetik(hareket) enerjisi elde edilmiş olur. Pervaneler rüzgar estiğinde aynı yönde dönecek şekilde tasarlanmışlardır.
2. Şaft:
Pervanelerin dönmesiyle ona bağlı olan şaft da dönmeye başlar. Şaftın dönmesiyle de motor içinde hareket oluşur ve motorun çıkışında elektrik enerji sağlanmış olur.
3. Jeneratör:
Oldukça basit bir çalışma yöntemi vardır. Elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisi üretilmiş olur. Küçük oyuncak arabalardaki elektrik motoruna benzer bir sistemdir. İçinde mıknatıslar bulunur. Bu mıknatısların ortasında da ince tellerle sarılmış bir bölüm bulunur. Pervane şaftı döndürdüğü zaman motor içindeki bu sarım bölgesi etrafındaki mıknatısların ortasında dönmeye başlar. Bunun sonucunda da alternatif akım (AC) oluşur.

Güneş enerjisi, gerek çevreci olması gerekse ucuz işletme maliyeti sebebi ile tercih edilen elektrik üretme yöntemlerinden biri haline gelmiştir. Hemen hemen her alanda kullanılabilen bu sistem yenilikçi bina uygulamaları ile oldukça popülerleşmiştir. Peki bir ev sistem maliyeti ne kadara olmaktadır?

Sizler için araştırdık. Sonuçlar hiç de fena değil.
Güneş enerjisi kullanarak elektrik üretimi, bugünlerde sıkça konuşulan yenilenebilir enerji kaynağı uygulamalarının oldukça popüler olan bir çeşididir. Bol olması, bedava olması, işletme maliyetinin düşük olması ve çevre kirliliğine yol açmaması gibi birçok iyi nedenden dolayı yatırımcıların dikkatini çekmektedir. Bu çalışmada fotovoltaik hücreler ile elektrik enerjisi üreten sistemlerin maliyeti üzerinde durulmuştur

Sistemin Tasarımı
Güneş enerjisinden elektrik üretmek için kurulacak bir sistemde akü grubu, akü şarj regülatörü, evirici ve yardımcı elektronik devreler bulunabilir. Tabi ki uygulamaya göre bu bileşenler değişiklik gösterebilir. İstenen enerji miktarına göre güneş paneli ve sayısı belirlenir. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak için akü grubu sisteme dahil edilir. Akünün aşırı şarj ve deşarj olarak zarar görmesini engellemek için akü şarj regülatörü kullanılır. Şarj regülatörü akünün durumuna göre, güneş pillerinden gelen akımı keser ya da yükün çektiği akımı keser. Evirici, alternatif akım istenen uygulamalarda panelde elde edilen doğru akım elektriğini alternatif akım elektriğine dönüştürmek için kullanılır.

Solar Paneller
Güneş ışınlarını elektrik enerjisine çeviren cihazdır. Verimleri panel tipine göre değişmekle birlikte % 15-20 arasındadır. Laboratuar çalışmaları devam etmekte olup verim değerlerinin yükseltilmesi hedeflenmektedir. Türkiye şartlarında güneşlenme süresi; kışın 5 saat, sonbaharda 7 saat ve yazın 11 saattir.
Paneller, ortam koşullarının elverişli olması durumunda nominal güçlerini üretebilirler. Panel camının kirli olması, güneş ışınlarının geliş açısının dik olmaması, havanın çok sıcak veya çok soğuk olması panel verimini düşürecektir. Bu yüzden hesaplanan güç değerinin biraz yukarısında bir değerde panel kullanmak uygun olacaktır.

Akü Sistemi
Aküler elektrik enerjisinin depolanmasında kullanılır. Güneş olmadığı zamanlarda enerjisiz kalmamak için elektrik enerjisinin depolanması mantıklıdır. Ayrıca güneşsiz günler de olabilmektedir. Bu yüzden enerjinin depolanması oldukça önemlidir. Akü kapasitesinin belirlenmesinde en önemli faktör sistemin güneş göremeyeceği gün sayısını ya da saatini hesaplamaktır. Biz bunu 2 gün olarak kabul edersek; günlük tüketimi 5 kW-saat olan bir ev için 10 kW-saatlik enerjiyi depolayabilecek bir akü grubu gereklidir. Sistem gerilimini 12 V seçersek, 12 V 1200 Ah’ lik akü grubu bir sistem için yeterli olacaktır. Ancak şuu unutmamak gerekir akü sistemi otonom (stand alone) sistemler için gereklidir. Akü sistemi otonom sistemelerin maliyet tarafının önemli bir kısmını oluştururlar.

Akü Şarj Regülatörü
Güneş panelinden gelen akımı ayarlayarak akünün tam dolmasını veya tamamen boşalmasını engeller. Tüketici için gerekli akım değerine göre sistemde uyumlu çalışabilecek tipte seçilmesi gereklidir. Ayrıca akü şarj regülatörünün, akü gerilimine uyumlu olması gerekmektedir. Şarj regülatöründen direkt doğru akım çıkışı alınabilir. Çoğu regülatörde şarj durumuna ait sayısal bilgileri gösteren ekran bulunmaktadır. Bir çok regülatör üreticisi firma panel gücüne göre seçilmesi gereken regülatörü saptamış ve tablolar halinde kataloglarına koymuşlardır.

Evirici
Doğru akım enerjisini alternatif akım enerjisine çevrilmesine yarayan cihazlardır. Genel olarak tam sinüs çıkışı veren ve vermeyen olmak üzere iki çeşit evirici bulunmaktadır. Hassas yüklerin bulunduğu sistemlerde tam sinüs çıkışı verebilen eviricilerin kullanılması gereklidir. Evirici gücü, sistemde aynı anda çalışabilecek yüklerin güç değerleri toplanarak elde edilir. Aylık faturası 80 TL gelen bir tüketici 2000 Watt’lık bir evirici seçebilir.

Yenilenebilir enerji kaynaklarından bir diğeri ise Jeotermal enerji (jeo’nun anlamı ‘yer’, termal’in anlamı ise ‘ısı’ anlamına gelir) yer kabuğunun çeşitli bölgelerinde ve derinliklerinde toplanmış ısının yani sıcaklığın oluşturduğu, kimyasallar içeren sıcak su, buhar ve gazlardır.
Jeotermal enerji de bu jeotermal kaynak veya kaynaklardan ve bunların oluşturduğu jeotermal enerjiden doğrudan veya dolaylı yollardan faydalanmayı ve kullanmayı kapsamaktadır. Jeotermal enerji yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmez, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil dostu yani doğa dost bir enerji türüdür.

Jeotermal kaynaklar ile;
1. Mineraller içeren içme suyu (maden suyu vs.) üretimi,
2. Merkezi ısıtma, merkezi soğutma, sera ısıtması vb. ısıtma/soğutma uygulamaları,
3. Termal turizmde kaplıca amaçlı kullanımı,
4. Karbondioksit, gübre, lityum, ağır su, hidrojen gibi kimyasal maddelerin ve minerallerin üretimi,
5. Proses ısısı temini, kurutma işlemleri gibi endüstriyel amaçlı kullanımları,
6. Düşük sıcaklıklarda (30 °C’ye kadar) kültür balıkçılığı,
7. Elektrik enerjisi üretimi,
gibi uygulama ve değerlendirme alanlarında kullanımlar gerçekleştirilmektedir.

Elektrik Üretimi
Hazne sıcaklığı 150°C’den fazla olan jeotermal sahalarda konvansiyonel elektrik üretimi gerçekleştirilmektedir. Son yıllarda geliştirilen ve ikili (binary) çevrim olarak adlandırılan bir sistemle, buharlaşma noktaları düşük gazlar (freon, izobütan vb.) kullanılarak 70°CBuhar ve sıvı baskın sistemlerin elektrik enerjisine dönüştürülebilmesi için çeşitli sistemler mevcuttur.

1. Buhar Baskın Sahalar
Kullanımı en kolay olan sahalar kuru buhar sahalarıdır. Kuyudan alınan buhar filtreden geçirilerek bir yoğuşturmalı türbine gönderilir. Kondensere ilave olarak doğal yada mekanik soğutma kulesi kullanılır. Sistem şematik olarak aşağıda gösterilmiştir.

2. Sıvı Baskın Sahalar
Su hakimiyeti sağlayan sistemler hem buhar hem de su üretir; bunlar, kuyudaki bir ayırma gemisi ile ayrılması gerekir. Buhar fazı türbine gönderilirken, su fazı rezervuara enjekte edilir veya yüzey sularına boşaltılır.

2.1 Atmosferik Egzozlu (back pressure) Konvansiyonel Buhar Türbinleri
En basit ve ilk yatırım masrafları açısından en ucuz türbinlerdir. Bu tip bir santralde, jeotermal akışkan önce seperatöre gelir. Burada sıvı ve buhar fazları ayrılır. Buhar fazı bir buhar türbinini besler ve çürük buhar direkt olarak atmosfere atılır. Atmosferik egzozlu santrallerin basitleştirilmiş şematik gösterimi aşağıda verilmiştir.

2.2 Yoğuşturmalı Konvansiyonel Buhar Türbinleri
Atmosferik egzoz tasarımının termodinamik olarak gelişmişidir. İki fazlı akışkan önce seperatörde sıvı ve buhar fazlarına ayrılır. Buhar, türbinden direkt atmosfere atılmak yerine çok düşük bir basınçta tutulan (yaklaşık 0.12 bar) bir kondensere atılır.

2.3 Çift Kademeli Buharlaştırma
Kuyubaşı akışkanı önce seperatöre gider, buhar ve sıvı fazlarına ayrılır. Buhar bir yüksek basınç türbinine, su ise bir buharlaştırıcıya (flaş tankı) gönderilir. Burada düşük bir basınca flaşlanan sıvının kalanı enjeksiyona, elde edilen buhar alçak basınç türbinine gönderilir. Böylece sistem verimi arttırılmış olur.

2.4 Çoklu Buharlaştırma (multi-flash)
Seperatörden ayrılan sıvı ikinci bir seperatöre gönderilir, seperatör sayısı ekonomik kısıtlar çerçevesinde arttırılabilir. Bu tip bir uygulama Wairakei Jeotermal Santrali, Yeni Zelanda’da gerçekleştirilmiştir.

2.5 İkili çevrim santralleri
Jeotermal sahalarda en önemli atık ısı kaynağı seperatörde ayrılmış sıvıdır. Konvansiyonel buhar türbinleri sadece buhar kullandıkları için kalan büyük miktarlardaki sıvı genelde yerüstü sularına atılmakta yada yeraltına enjekte edilmektedir. Bu teknoloji, orta-düşük sıcaklıklı kaynaklardan elektrik üretmek, termal kaynakların kullanımını arttırarak atık ısıyı geri kazanmak amacıyla geliştirilmiştir.
Binary sistemlere ait basitleştirilmiş şematik gösterim aşağıda verilmiştir. Bu sistemler, düşük kaynama sıcaklıklı ve düşük sıcaklıklarda yüksek buhar basıncına sahip ikincil bir çalışma akışkanı kullanırlar. Bu ikincil akışkan, konvansiyonel bir Rankine çevrimine uygun olarak çalışır. Uygun bir çalışma akışkanı ile binary sistemler, 80-170°C aralığındaki giriş sıcaklıklarında çalışabilirler.

2.6 Hibrid fosil-jeotermal sistemler
Bu sistemlerde jeotermal enerji, ya ön ısıtıcı olarak yada kızgın buhar eldesinde kullanılır.

2.7 Toplu akış
İki fazlı buhar/su karışımlarından doğrudan enerji elde etmek amacıyla geliştirilmiştir. Bu tip santrallerin ekonomisi henüz iyi belirlenememiştir. Çünkü işletme tecrübesi 5 yıldan fazla değildir. Tek örnek Desert Peak, Nevada, ABD’ndeki 9 MWt‘lik iki fazlı rotary seperatörlü turbo-alternatörlü santraldir.

Fosilleşmemiş tüm biyolojik maddelerdir. Petrol bağımlılığını azaltmak ve küresel ısınmayla mücadele etmek için ortaya çıkmış bir kavramdır. Biyokütle yenilenebilir, her yerde yetiştirilebilen, sosyo-ekonomik gelişme sağlayan, çevre dostu, elektrik üretilebilen, taşıtlar için yakıt elde edilebilen stratejik bir enerji kaynağıdır. Biyokütle elde etmek üzere şeker kamışı,şeker pancarı, mısır,arpa, keten tohumu, ayçiçeği, soya fasulyesi gibi bitkiler yetiştirilir. Bu yetiştirilen kaynaklarla çeşitli süreçlerden geçirilerek enerji ihtiyaçımızı karşılamak için biyokökenli endüstriyel ürünler elde edilir. Bu ürünler çevrecidir ve fosil yakıtlara oranla çok daha az karbondioksit açığa çıkarır.
Biyokütleleri kullanarak daha az enerji ve maliyetle çeşitli süreçler yardımıyla biyomalzeme, biyoyakıt, biyokimyasallar elde edebiliriz.
Biyokütle Enerji Kaynakları
Biyokütle enerji kaynaklarını 3 temel kaynaktan beslenmektedir:
1. Ormansal kökenli
2. Tarımsal kökenli
a. Hayvansal kaynaklar
b. Bitkisel kaynaklar
3. Endüstriyel ve kentsel kökenli;

şeklinde gruplandırılabilir. Bitkisel kaynaklar; kanalizasyon, belediye çöplükleri ve endüstriyel atıklardan elde edilir. Çevre kirliliğini önemli derecede azaltmaya yol açar.

Biyokütle Enerjisi Üretim Yöntemleri
Biyokütle enerjisi bazı yöntemlerle yakıt elde ederler bunlar: dönüşüm süreçleri (termokimyasal ve biyokimyasal süreçler); fiziksel (kurutma, ekstraksiyon, boyut küçültme-kırma, öğütme, biriktirme ve filtrasyon)’dır.
Biyoküte enerjisi katı, sıvı, gaz halinde yakıt elde ederken biyogaz, biyodizel, biyoetanol dışında metan ve odun biriktirme, gübre ve hidrojen gibi yakıt türlerini de sayabiliriz. Gelişen teknolojiler sayesinde (biyokimyasal, termokimyasal) verimlilik önemli derecede artmıştır. Gelişen bu teknolojiler, biyokütle kaynakları kullanılarak, termik santrallerin yapılması planlanmaktadır.

Biyokütle Enerjisinin Çevreye Olan Katkıları
Fosil yakıtlarına göre yanma emisyonun az olması, asit yağmurlarını oluşturmamaktadır. Bu sayede, oluşacak çevre üzerinde olumsuz etkenleri de ortadan kaldırmış olacaktır. Aynı zamanda güvenli ve ekonomik olduğunu söylemek yanlış olmaz. Türkiye CO2 emisyonlarını düşürmek istemesi, AB ile yapılan çevre müzakerelerinde önemli rol oynayacaktır. Biyokütle enerjisi gelişmekte olan ülkeler için çok önemli bir yere sahip olup; gelecek için temel enerji kaynağı olarak görülmektedir.
Son yıllarda nüfus artışı, üretim enerjisine olan ihtiyacın karşılanması ve çevre kirliliğine duyarlı olması her geçen gün biyokütle enerjisinin önemini artmaktadır. Bir ülkenin önemli derecede ulusal kaynaklarını karşıladığı üretim potansiyeline sahiptir. Dünyada; 17.700.000 MW’ı eker kamı, 1.120.000 MW’ı samandan, 2.400.000 MW’ı çöplerden ve odunsu bitkiler, 1.360.000 MW’ı orman atıklarından, 500.000 MW’ı hayvan atıklar gibi enerji kaynakları yılda ortalama olarak 23.100.000 MW gibi önemli bir enerjiye sahiptir.