Rüzgâr’ın hızını artıramayız, bunun dışında her şeyin bir çözümü var!

Dişli Kutusuz türbinler; daha hafif, daha ekonomik, daha güvenilir.

Rüzgara es diyemeyiz, dur diyemeyiz, yön veremez, elle tutup, gözle göremeyiz. Bu yüzdendir ki rüzgâr bir çok kültürde doğa üstü bir olay olarak algılanmış ve kontrolü ve kumandasına tanrılar layık görülmüştür.

Yunan mitolojisinde rüzgâra hükmeden 8 tanrı vardı ve bunların tamamı gece ve gökyüzü tanrısı Astraeus’un çocukları idi.

Boreas soğuk kuzey rüzgarlarına hükmeder ve kışı getirirdi, Notus güney, Zephyrusise batı, Eurus ise doğu rüzgârlarını kontrol ederdi. Rüzgâr’a kural koyar, ne zaman ve ne kadar eseceğini belirlerlerdi.

Yazının başlığı Haziran ayındaki ICCI’da bir panelde yaptığım sunumun giriş cümlesi idi.

Böyle bir girizgâh’taki amaç, rüzgârı kontrol edemediğimiz, gücünü artıramadığımız, yönünü değiştiremediğimiz gerçeğini teknoloji ile yüzleştirmek idi. Tanrıların tohumlarını attığı rüzgâr’ı, teknolojinin nasıl bereketli bir şekilde harmanlayabileceğini tek bir cümle ile özetleyebilmekti.

Düşük olan rüzgâr hızını artırmanın bir yolu elbette yok, ancak teknolojiyi en uç noktalarına kadar zorlayarak çok düşük rüzgâr hızlarından ekonomik ve güvenilir bir şekilde enerji üretmenin bir yolu olabilir. Yeni nesil dişli kutusuz, doğal mıknatıslı (permenant magnet) jeneratörlü rüzgâr türbinleri, çok düşük rüzgâr hızlarında bile göz kamaştırıcı performansı sayesinde rüzgâr hızını arttırmak ile aynı ekonomik etkiyi yaratabilir.

Bugünlerde rüzgâr türbini tasarımı yapan mühendislik gruplarının masalarındaki post-it’lerde, yazı tahtalarındaki yarısı silinmiş notlarda, birbirleri arasındaki şifrelenmiş maillerde 3 ortak kelimeye sıklıkla rastlamak mümkün: ‘performans’, ‘maliyet’, ‘güvenilirlik’. Çok düşük hızlarda bile yüksek performansın ekonomik ve sürdürülebilir olarak sunulması, yani çözümün düşük maliyetli ve uzun vadede güvenilir olması, tüm tedarikçilerin ortak hedefi olsa gerek. Değişik üreticiler, değişik yöntemler ile bu hedefe ulaşmayı denemekte şüphesiz.

Siemens olarak bu üç kelimeyi tasarım kriterleri listemizin üst hanelerine koyup, bunun üzerine kafa yorduğumuzda; düşünce bulutlarının içerisinden çıkıp gelen fikir, geleneksel dişli kutulu sistemlere alternatif olarak, çok kutuplu, düşük hızlı ve dolayısı ile dişli kutusu gerektirmeyen jeneratörler ve bu jeneratörleri döndürecek çok uzun kanatlar oldu.

Geleneksel dişli kutulu sistemlerde, rotor’un düşük dönme hızı dişli kutusu sayesinde yüzlerce kat artırılır ve bir jeneratörün şaftını yüksek devirde çevirerek elektrik üretilmesi sağlanır. Dişli kutusuz sistemlerde ise kanatların bağlı bulunduğu rotor jeneratör şaftına direk bağlıdır. Jeneratör şaftı kanat ile aynı devirde döner, ancak çok kutuplu jeneratör kullanıldığından bu yavaş şaft devrine rağmen şebekenin istediği frekans’ta elektrik üretilebilir.

Bu teknolojiye geçiş ile, dönen aksamın %50’si atılmış, nacelle yaklaşık 10 ton hafiflemiş, daha kolay nakledilebilen, monte edilebilen, daha kolay ve ekonomik servis ve bakım yapılabilen bir nacelle dizayn edilebilmiştir…

Bu kadar hafiflemenin arkasında yatan başka bir etken de jeneratörlerde doğal mıknatıs teknolojisinin kullanılmasıdır. Geleneksel türbin jeneratörlerinde rotorda manyetizma yaratmak için bakır sargılar üzerinden elektrik geçirilmektedir. 15 mm kalınlığında bir doğal mıknatıs 10-15cm kalınlığındaki bir bakır sargının üretebileceği manyetizmayı üretebilir. Ayrıca doğal mıknatıs bir ikaz devresine ve ikaz akımına ihtiyaç duymayacağı için iç tüketim de azaltılmış olacaktır.

Şüphesiz mevcut dişli kutulu türbinler güvenilir bir şekilde oldukça yüksek performans göstermektedir, ancak dişli kutusuz türbinler, dişli kutulu muadillerine göre %50 daha az dönen aksam içerdiğinden daha güvenilir olma ve uzun vadeli işletme ve bakım maliyetlerinin azaltılmasına imkân verebilmesi açısından ciddi avantajlar sunmaktadır. Özellikle türbilansın yüksek olduğu on-shore sahalarda ve düzenli bakımın bile oldukça zor yapılabildiği off-shore sahalarda dönen aksamın bu derece azaltılmış olması çok önem arz etmektedir.

Dişli kutusuz sistemin getirdiği dayanıklılık ve güvenilirlik bu türbinlerin oldukça geniş rotor çapları ile donatılmasını sağlamaktadır. Geniş rotor çapları ile(IEC I için 101m, IEC II-III için 113m) enerji üretimi maksimize edilmekte ve düşük rüzgârlar da süpürülerek enerjiye dönüştürülmektedir. Çok düşük rüzgâr hızlarında devreye girebilme, göreceli olarak düşük hızlarda tam yüke çıkabilmeleri sayesinde IEC III sahalarda çok yüksek performans gösterebilmektedir.

Yazıdaki başlığa tekrar dönelim ve bir başka deyişle, nereye gideceğinizi rüzgârın ne kadar estiği değil, yelkeninizi nasıl açtığınız belirler diyelim.