Geçtiğimiz haftalarda güneş enerjisinin kullanımındaki gelişmelere ve bu sektöründe yatırımların yola devam ettiğine değinmiştik. Güneş enerjisi kadar rüzgâr enerjisinde de dünyada yatırımlar devam ediyor. Bu hafta rüzgâr enerjisinin nasıl sağlandığını, kapasite faktörlerini ve bu enerjinin dünyadaki etkilerine kısaca değiniyoruz
Rüzgâr gücü, elektrik üretmek için rüzgâr türbinleri, mekaniksel güç için yel değirmeni, su veya kuyu pompalama için rüzgâr pompaları veya gemileri yürütmek için yelkenler kullanarak rüzgârın kullanışlı formundaki rüzgâr enerjisinin sonucu oluşur.
2009’un sonunda dünya çapındaki rüzgâr güç jeneratörlerinin kapasitesi 159,2 GW (GigaWatt) idi. Enerji üretimi ise 340 TW (TeraWatt) idi. Bu da dünyada kullanılan elektriğin yüzde ikisi anlamına geliyor. Bu alandaki enerji üretimi, 2007, 2008 ve 2009 yıllarında ikişer kat olmak üzere hızlı bir şekilde arttı. 2008’de statik (veya durağan) elektrik üretimi Danimarka’da yüzde on dokuz, İspanya ve Portekiz’de yüzde on üç, Almanya ve İrlanda’da yüzde yedi olmak üzere bazı ülkelerde (hükümetin desteğiyle) rüzgâr gücü gözle görülür şekilde, hızla artıyor. Türkiye’de çalışmalar ise yeni yeni başladı. Mayıs 2009 itibariyle 80 ülkede ticari olarak rüzgâr gücü kullanılıyor.
Ekonomik olarak sadece rüzgâr olduğunda kullanılabiliyor olmasından dolayı rüzgâr gücü düzensizdir. Hidrolik güç ve standart yük işletme teknikleri gibi diğer kaynaklar ihtiyaca göre kullanılır. Rüzgârın seyrek aralıklarla esmesi, toplam talepten daha az kaynak sağlandığında bazı problemleri beraberinde getirir. Fakat maliyet oranı daha azdır.
Rüzgâr enerjisi nedir?
Rüzgâr enerjisi, rüzgârı oluşturan hava akımının sahip olduğu hareket (kinetik) enerjisidir. Bu enerjinin bir bölümü yararlı olan mekanik veya elektrik enerjisine dönüştürülebilir.
Rüzgârın gücünden yararlanılmaya başlanması çok eski dönemlere dayanır. Rüzgâr gücünden ilk yararlanma şekli olarak yelkenli gemiler ve yel değirmenleri gösterilebilir. Daha sonra tahıl öğütme, su pompalama, ağaç kesme işleri için de rüzgâr gücünden yararlanıldı. Günümüzde ise daha çok elektrik üretmek amacıyla kullanılıyor.
Rüzgâr hızının dağılımı
Farklı rüzgâr kuvvetleri ve belli bir yerdeki ortalama değer bir rüzgâr türbininin yalnızca orada üretilebilir enerjisinin miktarını göstermez. Belli bir alandaki rüzgâr hızının frekansını belirlemek için, olası bir dağılım fonksiyonu gözlenen veriye göre uyarlanır. Farklı alanlarda farklı rüzgâr hız dağılımı vardır. Weibull modeli birçok yerdeki saatlik rüzgâr hızlarının gerçek dağılımını yaklaşık olarak yansıdır. Weibull faktörü yaklaşık olarak ikidir ve bu yüzden Rayleigh dağılımı daha az bir doğruluk olarak kullanılabilir, fakat daha basit modeldir.
Büyük gücün daha büyük rüzgâr hızı tarafından üretildiğinden dolayı, enerjinin çoğu kısa bir anda ortaya çıkar. 2002 Lee Ranch taslağı, kullanılabilir enerjinin yarısına henüz işlem zamanını yüzde on beşinde ulaşıldığını söylüyor.
Sonuçta, belli bir türbindeki veya rüzgâr tarlasındaki rüzgâr enerjisi, yakıt santrallerindeki gibi sürekli değildir. Rüzgâr gücü üretme, daha tutarlı, çeşitli teknolojilerin mevcudiyetine ve gelişmiş yöntemlere ihtiyaç duyar. Özellikle rüzgâr tarlalarında üretilecek enerjinin dağıtılması için daha güçlü bölgesel iletim hatlarının kullanılması gerekir. Çeşitli problemler, şebeke enerji depolama, pil, enerji talep yönetimi tarafından meydana gelir.
Kapasite faktörü
Rüzgâr hızının sabit olmadığından dolayı, rüzgâr tarlasının yıllık enerji üretimi, jeneratör üzerindeki etikete yazılan saatlik değerlerin bir yıldaki toplam saatle çarpılması sonucu çıkan değer ile hiçbir zaman aynı olmaz. Bir yıldaki gerçek üretim değeri teorik olarak maksimum değer olan kapasite faktörü olarak adlandırılır. Tipik olarak kapasite faktörü yüzde 20 ile 40 arasındadır.
Yakıt santrallerinin aksine kapasite faktörü rüzgârın doğal özelliğiyle sınırlıdır. Diğer tür güç santrallerin kapasite faktörü, daha çok yakıt maliyetine dayalıdır. Küçük bir miktarı bakım masraflarını oluşturur. Nükleer santrallerin yakıt maliyeti düşüktür ve bu yüzden yüzde 90 gibi bir verim ile çalışır. Yüksek yakıt maliyetine sahip santraller geri dönüşüme döndürüldü. Yakıt olarak doğal gaz kullanan gaz türbini işletim için çok pahalıdır ve sadece enerji ihtiyacının en yoğun olduğu zaman çalıştırılır. Bir gaz türbin santralinin yıllık kapasite faktörü, yüksek enerji üretim maliyetinden dolayı yüzde beş ile 25 arasındadır.
Rüzgâr enerjisinin etkisi
Rüzgâr enerji ‘etki’si, rüzgâr tarafından üretilen enerjinin, jeneratörün kullanılabilir toplam kapasitesi ile karşılaştırılmasıdır. Genellikle rüzgâr etkisinin ‘maksimum’ seviyede olduğu kabul edilir. Belirli şebekedeki sınır var olan üretim santrallerine, mekanizmaların fiyatına, arz-talep yönetimine için verime ve diğer faktörlere bağlıdır. Bağlı bir elektrik şebekesi, donanım başarısızlıkları için zaten ters besleme ve iletim verimini içerir. Bu ters verim, rüzgâr santrallerinde üretilen gücü düzene koymaya da yardımcı olabilir. Çalışmalar tüketilen toplam elektrik enerjisinin yüzde yirmisinin en az zorlukla birleştirilebileceğini gösterdi. Bu çalışmalar coğrafik olarak çeşitli yerlerdeki rüzgâr tarlalarında, kullanılabilir enerjinin bir kısmında, arz-talep yönetiminde, büyük şebeke alanlarında yapıldı. Bunlardan başka birkaç tekniksel sınırlama da vardır. Fakat ekonomik dengesizlikler daha da önem arz ediyor.
Şu anda, birkaç şebeke sistemindeki rüzgâr enerjisinin etkisi yüzde beşin üzerindedir: Danimarka (yüzde on dokuzun üzerinde), İspanya ve Portekiz (yüzde on birin üzerinde), Almanya ve İrlanda Cumhuriyeti yüzde altının üzerinde). Örneğin, 8 Kasım 2009’un sabah saatlerinde, İspanya’daki elektrik arzında, ülkenin elektriğinin yarıdan fazlası rüzgâr enerjisinden sağlandı. Bu durum şebekede hiçbir sorun teşkil etmedi.
Danimarka şebekesi, Avrupa şebekesiyle büyük oranda bağlantılıdır. Rüzgâr gücünün yarıdan fazlasını Norveç’e göndererek şebeke yönetimi problemlerini çözmüş oldu. Elektrik gönderimi ve rüzgâr gücü arasındaki ilişki çok sıkıdır.
Devam edecek...
