Kule etkisi ve rüzgar kayma değişimlerinin enerji üretimi,rüzgar hızı ve rüzgar gücü karakteristikleri üzerine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Son zamanlarda fosil kökenli enerji kaynaklarının azalması, temiz olmaması,kullanıldığında doğaya ve canlılara zarar vermesi gibi sebeplerden dolayı yenilenebilirenerji kaynaklarının önemi ve kullanım miktarı artırmıştır. Rüzgar enerjisi deyenilenebilir enerji kaynakları sınıfına dahil, az maliyetli, kullanışlı, potansiyeli yüksekve temiz kaynaklardan birisidir. Böylesine verimli bir kaynaktan doğru şekildeyararlanabilmek için rüzgar türbini kurulacak olan bölgenin doğru şekilde analiz edilmesive rüzgar türbin güç üretimine etkisi olan parametrelerin değerlendirilmesigerekmektedir. Rüzgar kayması ve kule etkisi, rüzgar türbininden elde edilen gücü veelektrik enerjisi üretimini etkileyen parametrelerdendir. Bu çalışma, kule etkisi ve rüzgarkayması değişimlerinin enerji üretimi üzerindeki etkilerini sunmaktadır. Bunlar rüzgarkarakteristiklerinin belirlenmesinde önemli rol oynayan parametrelerdir. Yapılançalışmada rüzgar verilerini elde etmek için Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesikampüsünde yer alan ölçüm istasyonundan yararlanılmıştır. Rüzgar karakteristiklerikampüste yer alan referans bölge için belirlenmiştir. Analizler dört farklı senaryokurularak gerçekleştirilmiştir. Kule etkisi, rüzgar kayması ve bozuk rüzgar hızı eldeedilmiş ve bunlara göre türbin gücü ve enerji kayıpları hesaplanmıştır. Literatürde yapılançalışmalarından farklı olarak, kanat-kule arasındaki mesafesinin rüzgar enerjisi üretimiüzerindeki etkisi detaylı olarak incelenmiş ve oluşturulan her bir senaryoya göre farklıfarklı analiz edilmiştir. Analizler bozuk rüzgar hızının oluşmasında kule etkisinin rüzgarkaymasından daha baskın olduğunu göstermiştir.

Recently, the importance of renewable energy sources and the amount of use hasincreased due to the reasons such as reduction of fossil-based energy sources, lack ofclean and damage to nature and living beings when used. Wind energy is also one of thesources of renewable energy resources which is low-cost, useful, high-potential and cleansources. In order to make the right use of such an efficient source, it is necessary tocorrectly analyze for the region which the wind turbine will be installed and to correctlyevaluate the parameters that effect the wind turbine power generation. Wind shear andtower shadow effects are the parameters that affect electrical energy production and thepower obtained from the wind turbine. This study presents effects of tower shadowdisturbance and wind shear variations on energy production. These are very importantparameters to determine wind characteristics. The measurement station was establishedto obtain wind data in Tokat Gaziosmanpasa University Campus. Wind characteristicswere determined for reference location in campus. Analysis were performed with createdfour different scenarios. Tower shadow, wind shear and disturbed wind speeds and energyloses were calculated. Also new two equation were created to determine the turbine powerof AIR-X 400 W wind turbine that was selected as reference. Unlike previous literaturestudies, the effect of x distance of blade origin from the tower midline was investigatedin tower shadow instead of the effect of wind shear coefficient. Analysis showed that x isthe most effective parameter on tower shadow disturbance and tower shadow disturbanceis more dominant than wind shear. More over, this study showed that considering the xdistance in calculating the tower shadow disturbance had more successful results indetermining the disturbed windspeeds and energy losses.