Rüzgâr enerjisi
Kısa tanım
Hareket hâlindeki havanın kinetik enerjisinin rüzgâr türbinleriyle mekanik ve elektrik enerjisine dönüştürülmesidir; elde edilen güç rüzgâr hızının küpüyle artar.
Diğer adları: Rüzgâr gücü, Rüzgâr türbini enerjisi
Rüzgâr, Güneş'in yeryüzünü eşit olmayan şekilde ısıtmasından doğan hava hareketidir; yani dolaylı bir güneş enerjisidir. Rüzgâr türbinleri bu hareketin kinetik enerjisini kanatlarla yakalar, jeneratörle elektriğe çevirir. Türkiye, özellikle Ege ve Marmara kıyılarında rüzgâr kurulu gücünü son yıllarda hızla artırmıştır.
Güç formülü
Rüzgârın taşıdığı güç: P = ½ × ρ × A × v³. ρ hava yoğunluğu (deniz seviyesinde yaklaşık 1,225 kg/m³), A kanatların süpürdüğü alan, v rüzgâr hızıdır. Türbinin bu gücün ne kadarını yakalayabildiği güç katsayısıyla (Cp) gösterilir.
Örnek: Rotor çapı 100 m olan bir türbinin süpürme alanı yaklaşık 7.854 m²'dir. 10 m/s rüzgârda havanın gücü ½ × 1,225 × 7.854 × 1.000 ≈ 4,8 MW eder; Cp = 0,45 ile türbin yaklaşık 2,2 MW üretir. Rüzgâr 8 m/s'ye düştüğünde üretim yaklaşık yarıya (0,8³ = 0,51) iner. Hesabı rüzgâr türbini gücü hesaplamasıyla yapabilirsin; formülün kökenindeki ½mv² bağıntısını kinetik enerji hesabında görebilirsin.
Betz sınırı ve kapasite faktörü
Bir türbin rüzgârın enerjisinin tamamını alamaz; aksi hâlde hava türbinin arkasında durur. Teorik üst sınır %59,3'tür (Betz sınırı). Modern türbinler gerçek koşullarda %40-50 civarında güç katsayısına ulaşır. Rüzgâr sürekli esmediği için yıllık üretim, kurulu güç × 8.760 saatin yalnızca bir kısmıdır; bu orana kapasite faktörü denir ve karada genellikle %25-40 arasındadır. 3 MW'lık bir türbin %35 kapasite faktörüyle yılda yaklaşık 9.200 MWh üretir.
Rüzgâr elektriği işletme sırasında doğrudan karbon salımı yapmaz; fosil kaynaklı elektriğin yerini aldığında önlenen emisyonu karbon ayak izi hesaplamasıyla tahmin edebilirsin.