Ülkemizde en yoğun üretilen yenilenebilir enerji kaynaklarından biri rüzgar enerjisidir. Rüzgar enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için rüzgar enerji santralleri kurulur. Ancak rüzgar santrallerini anlatmadan önce rüzgar kavramından bahsedelim. Güneş ışınları farklı oranlarda farklı yüzeyleri ısıtır. Kara daha hızlı ısınırken su daha yavaş ısınır. Isınan hava yükselirken daha soğuk hava aşağı iner. Bu nedenle hava hareketi yüksek basınçtan alçak basınca doğru olur ve rüzgar meydana gelir.
Rüzgar enerjisi, rüzgar türbinleri aracılığıyla rüzgarın kinetik enerjisinden yararlanarak elektrik enerjisine dönüştürülür. İnsanlar uzun süredir yel değirmenleriyle mekanik enerji üretmekteydi. Ancak modern rüzgar türbinleri, rüzgarın kinetik enerjisini daha verimli bir şekilde elektrik enerjisine dönüştürmekte kullanılır.
Yel değirmenleri, rüzgarın kanatlarını döndürerek merkez şaftını hareket ettirir ve bu şaft, bir tahıl değirmenini veya su pompasını çalıştırır. İlerleyen yıllarda, fırıldaklı pompa yerine daha gelişmiş türbinler kullanılarak yel değirmenleri su pompalamada ve güç sağlamada daha etkili hale geldi. Sanayi devrimiyle birlikte yel değirmenleri daha da önem kazandı ve birçok mekanik yel değirmeni kuruldu.
Rüzgar türbinleri yere yakın olan kanatları sayesinde daha düşük hava akımlarını kullanır. Daha verimli bir şekilde çalışmak için kanatların büyük olması önemlidir. İskoç Profesör James Blyth, 1887 yılında rüzgar enerjisini kullanarak ilk elektrik üretebilen yel değirmenini inşa etti. 20. yüzyılın başında yapılan araştırmalar, rüzgar türbinlerinin gelişimini sağladı.
Danimarka, 1970'lerde rüzgar enerjisi üretimine yönelerek modern rüzgar türbinlerinin üretimine başlayan ilk ülkelerden biridir. Rüzgar türbinlerinin tasarımları, Albert Betz'in 1919'da yaptığı araştırmalarla belirlenen teorik verim sınırlarını aşacak şekilde geliştirilmiştir.
Rüzgâr türbinleri, dönme ekseniyle ilgili olarak yatay eksenli ve dikey eksenli olarak iki sınıfa ayrılır. Üretimde en yaygın kullanılan rüzgâr türbinleri yatay eksenli olanlardır.
Rüzgâr enerjisi, ülkemizde öncelikli bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Bu enerji, rüzgâr türbinleri aracılığıyla havanın kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme tekniği kullanılarak elde edilir. Bu teknik, şekil ve açıklamalar üzerinden daha detaylı bir şekilde incelenebilir.
Rüzgârın sağladığı itme gücü, türbin kanatlarını döndürür. Kanatlar, bağlı oldukları dişli kutusundaki çarkları hareket ettirerek mekanik bir enerji üretir. Oluşturulan bu mekanik enerji, rotor ve vites kutusu aracılığıyla jeneratöre iletilir. Jeneratör, mekanik enerjiyi kullanarak alternatif akım (AC) elektrik enerjisi üretir ve üretilen elektriği bir transformatöre aktarır. Transformatör ise bu elektriği şebekeye ileterek kullanılabilir hale getirir.
İlk rüzgâr türbinlerinin üretim kapasitesi 20-30 kW arasındayken, günümüzde kullanılan modern türbinler MW (megawatt) düzeyinde elektrik üretebilir ve ortalama kullanım ömrü 25 yıl civarındadır. Bir rüzgâr türbininin ömrünü belirleyen en önemli faktörler, türbinin bulunduğu çevre, hava koşulları ve üretim malzemesinin kalitesidir.
Örneğin, 10 kW kapasiteli küçük bir türbin yılda yaklaşık 16.000 kWh elektrik üretebilir. Tipik bir büyük rüzgâr türbini ise ideal koşullarda yılda 1,8 MW veya 5,2 milyon kWh elektrik üretebilir.
Rüzgâr enerjisi ile elektrik üretimi her zaman aynı verimi sağlamayabilir. Rüzgârın şiddetindeki değişimler, üretim miktarını etkileyebilir. Rüzgârın şiddetli olduğu dönemlerde, türbinlerin zarar görmemesi için hızları düşürülür. Öte yandan, düşük rüzgâr hızı verimli elektrik üretimini engelleyebilir. Bu nedenle, rüzgârın şiddetinden kaynaklanan verimlilik farkını dengelemek için depolama yöntemleri kullanılması gerekmektedir. Günümüzde kullanılan bazı rüzgâr enerjisi depolama sistemleri şunlardır:
Hava Torbaları: Suyun yaklaşık yarım kilometre altına yerleştirilen hava torbaları, gün boyunca toplanan rüzgâr enerjisini düşük verimli zamanlarda depolar. Biriktirilen enerji ihtiyaç duyulduğunda enerji türbinlerine yönlendirilerek elektrik üretilir.
Basınçlı Hava Sistemleri: Yer üstünde bulunan tanklarda sıkıştırılan havayı, verim düşük olduğu zamanlarda doğalgazla birleştirerek gaz yanma türbinleri aracılığıyla elektriğe dönüştürebilir.
Okyanus Yenilenebilir Enerji Sistemi: Açık denizlerde kullanılan rüzgâr türbinleri için özel olarak geliştirilmiş bir sistemdir. Bu sistem, okyanus tabanına yerleştirilen beton kürelerden oluşur. Rüzgârın şiddetli olduğu zamanlarda, kürenin içindeki su boşaltılır. Verim düştüğü dönemlerde ise küre tekrar doldurulurken bu süreçten elde edilen enerjiyle elektrik üretilir.
Hidrojen Depolama Sistemleri: Rüzgâr enerjisinden elde edilen elektriğin fazlası, hidrojeni ayrıştıracak sistemlere yönlendirilir. Elde edilen hidrojen daha sonra depolarda saklanır ve ihtiyaç duyulduğunda yakılarak tekrar elektrik enerjisi elde edilebilir.
Akü ve Piller: Fazla elektriğin depolanması için kullanılan sistemlerdir. Bu sistemler sayesinde ihtiyaç duyulduğunda elektrik şebekesine destek sağlanabilir veya doğrudan kullanılabilir.
Rüzgâr enerjisi kullanımı, çevresel ve ekonomik avantajlara sahip bir yöntemdir. Elektrik üretimi için rüzgâr enerjisi kullanmak, temiz enerji üretimine olanak sağlayarak doğaya zarar vermeden gerçekleşir ve karbon ayak izini azaltır. Rüzgâr enerjisi atmosferin etkileriyle kendiliğinden oluştuğu için özel bir işlem gerektirmez. Bu nedenle rüzgârın olduğu her yerde elektrik üretimi için kullanılabilir. Rüzgâr enerjisi yenilenebilir bir kaynak olduğundan tükenme riski yoktur ve endüstriyel ve evsel kullanıma uygundur. Rüzgâr türbinlerinin bakım ve onarım maliyetleri düşüktür ve geliştirilen yeni sistemlerin maliyetleri de düşmektedir. Kurulum ve işletimi diğer yöntemlere göre daha basit ve maliyet açısından günümüz güç santralleriyle rekabet edebilecek düzeye gelmiştir. Rüzgâr enerjisi teknolojisi kolayca kurulabilir ve işletmeye alınması hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilir.
2006 yılında orta-ölçekli sayısal hava tahmin modeli ve mikro-ölçekli rüzgâr akış modeli kullanılarak 200m yatay çözünürlükte hazırlanan Türkiye Rüzgâr Enerjisi Potansiyeli Atlası (REPA-V1) verilerine göre yer seviyesinden 50 metre yükseklikte ve 7,5 m/s üzeri yıllık ortalama rüzgâr hızlarına sahip kullanılabilir alanlarda kilometrekare başına 5 MW gücünde rüzgâr santralı kurulabileceği kabul edilmiş ve Türkiye’de kurulabilecek rüzgar elektrik santrallerinin toplam kapasitesinin 47.849,44 MW olduğu belirlenmiştir.
Bu potansiyele karşılık gelen toplam alan Türkiye yüz ölçümünün %1,30'una denk gelmektedir.
Haziran 2022 sonu itibariyle rüzgar enerjisine dayalı elektrik kurulu gücümüz 10.976 MW, toplam kurulu güç içerisindeki oranı % 10,81'i şeklindedir. (enerji.gov.tr)
Rüzgâr enerjisi, yenilenebilir enerji kaynakları içinde elektrik üretimi için en çok tercih edilen yöntemlerden biri olarak giderek öne çıkıyor. Azalan fosil enerji kaynaklarının çevreye etkileri göz önüne alındığında, birçok ülkenin gelecek planlarında rüzgâr enerjisi ile elektrik üretimi projeleri yer alıyor.
Elektrik üretimi için rüzgâr enerjisi ile rüzgâr türbinlerini kullanan şirketlerin artması da bu konudaki öngörülerden biridir. Oluşan talebe bağlı üretim de artacaktır. Elektrik tüketicileri, yenilenebilir kaynaklardan üretilen elektriği tercih ederek, doğrudan ve dolaylı olarak karbon ayak izlerini azaltabilir.