Bir rüzgar türbini tasarımı ve geliştirilmesi

ÖZET

Yenilenebilir enerji kaynakların içerisinde yüksek bir potansiyele sahip olan rüzgar enerjisi, hızla büyüyen enerji ihtiyacını karşılayabilecek bir kapasiteye sahiptir. Bu potansiyelin değerlendirilmesi, sınırlı olan yenilenemeyen enerji kaynaklarına bağımlılığın azalmasını ve aynı zamanda ekolojik denge açısından da olumlu sonuçlar getirecektir. Ülkemiz rüzgar enerjisi potansiyeli olarak zengin ve teknolojik olarak yeterli bir seviyededir. Rüzgarın enerjisinden yararlanabilmek için rüzgar türbinleri kullanılmaktadır. Bu makalede, bir rüzgar türbini hesaplamaları, modellenmesi ve imalatı gerçekleştirilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Rüzgar Türbini, Rüzgar Türbini Hesaplamaları, Tasarım, İmalat

1. GİRİŞ (INTRODUCTION) 

 Dünya ekonomisinde söz sahibi ülkeler yenilenebilir enerji kaynaklarına önemli yatırımlar yapmakta ve 

kullanımını arttırmak için büyük çaba sarf etmektedirler. Yaşantımızın vazgeçilmezi haline gelen 

enerji, üretilmesi, taşınması ve tüketimi esnasında çevre kirliliğine yol açmaktadır. Yenilenebilir enerji 

kaynaklarının çevreyi kirletmemesi ve ömrünün uzun olması enerji ihtiyacının karşılanması açısında büyük 

bir avantajdır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından en avantajlı olanlarından biri de rüzgar enerjisidir. 

Rüzgâr; güneş enerjisinin yeryüzüne ulaşması sonucunda ortaya çıkan bir doğa kuvvetidir. Güneş 

enerjisinden dolayı yeryüzünde oluşan sıcaklık farkı, basınç değişimlerini meydana getirmektedir. izmir torna Bu değişimler sonucu da rüzgâr meydana gelir [1-8]. Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli Atlasına (REPA) göre 

Türkiye’deki teorik rüzgâr enerjisi potansiyeli 48.000 MW civarındadır. Mevcut elektrik şebeke alt yapısı 

dikkate alındığında ise elektrik şebekesine bağlanabilir rüzgar enerjisi potansiyeli 10.000 MW düzeyinde 

hesaplanmıştır. 2020 yılına kadar Türkiye’de rüzgâr kurulu gücünde 20.000 MW seviyelerine ulaşılması 

öngörülmektedir [9].  Türkiye’de 2005 yılında 20,1 MW olan rüzgâr kurulu gücü 2012 itibariyle 2041,35 MW’a yükselmiş durumdadır. Şekil 1’ de Türkiye de rüzgar enerjisinden sağlanan elektrik üretiminin yıllara göre gelişimi görülmektedir [10].Şekil 1’ den de görüldüğü gibi ülkemizde rüzgâr enerjisine yönelim hızla artmaktadır. Rüzgar enerjisine artan bu eğilim, özellikle enerji üzerine çalışma yapan arge firmaları ve araştırmacıların ilgi alanı haline gelmiştir. Yapılan araştırmalarda, genellikle rüzgarın ülkedeki enerjiye dönüştürülebilme potansiyelleri, sağlayabileceği faydalar, maliyet analizi ve en önemlisi de rüzgar türbini veriminin kanatçık tasarımı ve malzeme tekniğiyle arttırılması üzerinedir. Karadağ [11], yaptığı çalışmada, enerji çevre ilişkisine kapsamlı bir şekilde yer vermiştir. Rüzgar enerjisinin ülkemiz için uygun bir kaynak olduğunu saptamıştır. Şen [12], rüzgar enerjisinin temel kriterlerinden yola çıkarak Gökçeada’nın elektrik enerjisi ihtiyacının rüzgar enerjisi ile karşılanması konusunda genel prensipleri araştırmış ve De Wind firmasının ürettiği türbinler arasında bir karşılaştırma yapmıştır. Gökçeada’nın elektrik enerjisi ihtiyacı ve bu ihtiyacı 

karşılamak için türbin sayısı, bunların ürettikleri enerji miktarlarını hesaplanmıştır. Tasarımı yapılan santralin 

maliyet analizi ve geri ödeme süresini hesaplamıştır. Önder [13], aerodinamik esaslar ve kanat elemanı 

tasarım esasları ışığında istenilen bölge ya da rüzgâr koşullarına bağlı olarak yatay eksenli rüzgâr türbinleri 

için pratik ve görsellik taşıyan bir kanat tasarımı programı geliştirilmesini amaçlamıştır. Çalışmada, 

rüzgar hızı sabit tutulmuştur. Kanat elemanı tasarımı hesaplamalarında momentum teorisi ve kanat elemanı 

teorisini kullanmış ve bu teorilerin birlikte kullanılması gerektiğini vurgulamıştır. Bu makalede, rüzgar enerjisinden yararlanmak amacıyla rüzgar türbini hesaplamaları, modellenmesi ve üretimi üzerinde durulmuştur. İlk olarak rüzgar türbini hesaplamaları gerçekleştirilmiş, hesaplamalar doğrultusunda bilgisayar ortamında katı modellenmesi ve imalat resimleri oluşturulmuştur. Daha sonra modellenmesi yapılan rüzgar türbini imalatına geçilmiştir. İmalatı tamamlanan rüzgar türbini gerekli alt yapı işlemleri gerçekleştirildikten sonra 6 metre çelik boru üzerine montaj edilmiştir. 

İzmir Torna - Freze Dişli Tezgah İmalat

Sanayide hassas olarak silindirik düz dişlilerin imal edilebilmeleri için özel amaçlı takım tezgahlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak sanayide bu dişlilere az sayıda ihtiyaç duyulduğu için, bu da silindirik düz dişlilerin imalatında bir engel teşkil etmektedir. Herhangi bir nedenle yenilenmesi gereken silindirik düz dişliler freze 
tezgahlarında modül çakılarla yaklaşık olarak açılabilmektedir. Bu durumda hem çalışan dişlinin verimsiz olmasını hem de birlikte çalıştığı dişlinin ömrünü kısaltmaktadır. Freze tezgahlarında silindirik düz dişliler açıldığında dişli yüzeylerinin pürüzlü olması dişlinin daha çabuk ısınmasına ve dolayısıyla da aşınmasına neden olduğundan, bu da dişli ömrünü etkilemektedir. Bunun için dişlilerin, özel dişli taşlama tezgahlarında taşlanmaları gerekmektedir. Bu da zaman kaybına ve maliyetin artmasına neden olmaktadır. Ülkemizde 
silindirik düz dişli açma tezgahları sayıca çok kısıdı olduğundan küçük işletmelerde hassas silindirik düz dişlilerin açılması önemli bir sorun oluşturmaktadır. Silindirik düz dişlinin taşlama esnasında açısal hareket değişimlerinin diş yüzeyi üzerinde yapmış olduğu etkiler araştırılmış, dişliler karşılıklı çalıştırıldıklarında diş yüzeyi üzerindeki yüzey pürüzlülüğünün yuvarlanmayı olumsuz etkilediği bildirilmiştir (1). Dairesel kesitli bir kesici ile üretilen bir silindirik konik düz dişlinin kesme mekanizmalarının analizi yapılarak bu mekanizmaların 
kesici hasarına sebep olduğu ve takım ömrünü kısalttığı anlatılmıştır (2). Dişlilerin kontrol işlemlerinde sayısal denetimli bir koordinat ölçme makinası yardımıyla dişin yan yüzeyleri ayrıntıları ile incelenmiş, dişin nominal referans değerleri makinanın bilgisayar hafızasında toplanarak, istenildiği zaman bir dişin diş profil değerleri 
gerekli değişiklikler yapılarak bilgisayar hafızasından alınabilecek şekilde bir program geliştirilmiştir (3). Bir spiral konik düz dişlinin taşlama makinasında taşlanması sırasında CNC dönüşümü ve imalattaki zaman ve maliyet etüdü optimize edilmiştir (4). Tezgahlarda dişli açma mekanizmalarının ayrı bir kesme düzeni ile 
üretim kademelerinde kullanılması, üretim maliyederinin azalmasına sebep olmuştur. Dişlilerin yan yüzeylerinin işlenmesi için uygun şekilde ve az sayıda takımlar kullanılmıştır. 

İzmir Torna Makine Yedek Parça Üretim İmalat Atölyeleri

Profil tornalama sistemi, özellikle oval tornalama esnasında çok küçük kurslarda çalışacağından, kesme takımı konumunun tekrarlanabilme özelliği önem kazanmaktadır. Yani, sistem kızak ve ilerletme mekanizması boşluklarına son derece duyarlıdır. Bu ihtiyacı karşılamak için torna arabasının siperi sökülerek valf-silindir, lineer cetvel ve kesici takımın bir arada bulunduğu bir mekanizmanın tasarımı ve imalatı yapılmıştır (Şekil 3).

izmir torna

Kesici takımın hareketi için, INA marka KUVE serisi 30’luk anma ölçüsüne sahip 4 sıra rulmanlı lineer kızak kullanılmıştır. Bu yataklar ön yükleme ile (yani sıfır boşluklu) montaj edildiklerinden ve sertlikleri de 63 HRC civarında olduğundan konum doğruluğu rahatlıkla sağlanabilmiştir. Hareket düzeneğinin tezgaha montaj
edilmiş haldeki görüntüleri Şekil 4’de verilmiştir. Sistemde torna arabasının ve kesme takımının konumunu ölçmek için transduser olarak EAE marka Mikronel serisi konum okuyucu ve 2 adet lineer cetvel kullanılmıştır.

makine yedek parça

Lineer cetvellerin hassasiyetleri 0.005 mm’dir. Konum bilgisi okuyucu ekranından okunabilmektedir ve COM portu aracılığıyla bilgisayara aktarılmaktadır.

makine yedek parça

Yapılan deneylerde iki
eksenin aynı anda, saniyede yaklaşık 40 kez okunabildiği gözlenmiştir.