Rüzgar türbinleri
58 theses under this subject heading
Güneş - rüzgar hibrit sistemlerin maliyet optimizasyonu
Bu çalışmada Malatya Meteoroloji Bölge Müdürlüğü'nden alınan saatlik güneş ve rüzgar verileri kullanılan güneş-rüzgar hibrit sistem tasarımı için bir optimizasyon çalışması yapılmıştır. Hibrit güneş-rüzgar güç üretim sistemlerinin tasarımında iki temel konu üzerinde araştırma yapılması gerekmektedir. Bunlardan birincisi değişen atmosferik koşullar altında hibrit sistemde yükün güçsüz kalma olasılığı, ikincisi ise bu olasılığa bağlı olarak oluşan sistem maliyetidir. Optimum sistem tasarımında bu iki kriterin de minimum seviyede olması gereklidir. Bu çalışmada her iki kriterin minimum olduğu değerleri hesaplamak için MATLAB'de bir program yazılmıştır. Optimizasyon sürecindeki karar değişkenleri güneş pili sayısı, rüzgar türbini sayısı, batarya sayısı ve rüzgar türbini kurulum yüksekliğidir. Önerilen yöntem Malatya ilindeki bir telekom radyolink istasyonunun elektrik ihtiyacını karşılamak için uygulanmış ve çalışma sonunda tasarım sonuçları verilmiştir. Tasarlanan sistemin sonuçlarını doğrulamak için, özellikle rüzgar hızı farklı olan Çanakkale ilinin de hibrit sistem tasarımı yapılmıştır.
Küçük güçlü bir otonom rüzgar enerjisi çevrim sistemi ile elektrik eldesi
Bu tezde, bir evin yıllık ortalama elektrik enerjisi tüketimi hesaplanmış olup; şebekenin ulaşamadığı bir yerde, ihtiyacı karşılamak için gerekli türbin gücü ve depolama sisteminin belirlenmesi gibi hesaplamalar yapılmıştır. Bu amaçla en ekonomik türbin seçiminin belirlenmesi ve ihtiyacı karşılamak için gerekli türbin maliyetleri de değerlendirilerek; elde edilen elektrik enerjisi ile sistemin kendisini geri ödeme süresi hesaplanmıştır.Bir rüzgar türbininden elde edilebilecek enerjinin belirlenebilmesi için, rüzgarın temel parametreleri olan; rüzgar hızı, süresi ve yönünün belirlenmesi gerekir. İzmir ili için yapılan bu çalışmada, bölgenin 21 m deki 2006 yılının rüzgar ölçüm verileri temin edilmiş ve bu ölçüm verilerine dayanarak 30 m ve 40 m deki rüzgar hızları hesaplanmıştır. Elde edilen bu verilere dayanarak; 21 m, 30 m ve 40 m deki rüzgar potansiyeli ile, 2 kW, 3 kW ve 5 kW'lık türbinlerden elde edilecek teorik güç ve maksimum güç değerleri ayrı ayrı hesaplanmış ve bu değerlere göre rüzgar türbinlerinin verimleri belirlenmiştir. Türbinlerin maliyetleri de dikkate alınarak, şebekeden bağıntısız bir yerde bir evin elektrik enerji ihtiyacını otonom rüzgar enerjisi çevrim sistemi ile karşılayabilecek ekonomik türbin seçimi yapılmış ve kıyaslanan türbinlerin yıllık 21 m, 30 m ve 40 m yükseklikte üretecekleri enerji miktarları bulunmuştur.Çalışmalar sonucunda; İzmir bölgesindeki bir evin, belirlenen elektrik enerjisi ihtiyacının 3 kW'lık bir türbinle ekonomik olarak karşılanmasının uygun olduğu neticesine varılmıştır.Anahtar Kelimeler: Elektrik Enerjisi, Otonom Çevrim Sistemi, Rüzgar Enerjisi, Rüzgar Türbini
Closed-loop supply chain network for end-of-life wind turbines considering CO2 emission and employment
End-of-life (EOL) wind turbines (WT) are the issue that will need to be addressed on a mid- to long-term scale, as the use of wind energy is on the rise around the world. In order to deliver efficient and effective operations, it is necessary to establish a systematic approach to handling EOL WTs. Thus, a closed-loop supply chain network is essential for meeting this demand. To accomplish the aforementioned aim, text mining and clustering are used to compress the literature review. Hence, literature is lacking. Next, a multi-objective mathematical model for a closed-loop supply chain network covering CO2 emissions, employment, and transportation and process costs is provided. Due to the model's reduced complexity in component movement from wind farms to disassembly centers, an uncapacitated p-median problem is applied to center selection. The novel meta-heuristic Improved Crow Search Algorithm solves the p-median problem (I-CSA). An integrated local search portion in gap and time improves convergence to an optimal or near-optimal solution in the discretized Crow Search Algorithm (CSA). The thesis proposes a structured, closed-loop supply chain for EOL WTs. Text mining and clustering find literature gaps, another thesis contribution. Finally, a new meta-heuristic approach is used to the uncapacitated p-median problem for the first time.
Deniz üstü rüzgar enerji santrallarının teknik ve ekonomik analizi
Enerji ihtiyacının her sene arttığı dünyamızda bu ihtiyaç yüzyıllar boyunca fosil yakıt kaynakları ile karşılanmış fakat bu yakıtların yarattığı çevre sorunları ve fosil yakıtların dünya genelindeki rezervlerinin azaldığı ancak birkaç on yıldır yetkili çevrelerin dikkatini çekmiştir. Ülkelerin çevre kirliliğini önleme, enerjide sürdürülebilirlik sağlama ve yakıt bakımından dışa bağlılığını azaltma amacıyla son on yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgilerini arttırdıkları bilinmektedir. Nispeten fakir ülkelerde fayda/maliyet oranının yüksek olması sebebiyle henüz fosil yakıtların egemenliği sorgulanmazken özellikle Avrupa ülkelerinde ve Amerika'da çeşitli yenilenebilir enerji kaynakları üzerine araştırmalar ve yatırımlar artarak devam etmektedir.Yenilenebilir enerji kaynaklarının dünya genelindeki potansiyeli ve günümüz teknolojisi ile bu potansiyelden yararlanma olanağı göz önüne alındığında rüzgar enerjisi ön plana çıkmaktadır. Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla büyük ölçekte kullanılabilirliği daha yüksek olan rüzgar enerjisi çoğu gelişmiş ülkenin enerji planında önemli yer edinmiştir; öyle ki İngiltere, Almanya ve bazı İskandinav ülkeleri birkaç on yıl içerisinde enerji üretimlerinin %20'ye varan kısımlarını rüzgar enerjisinden elde etmeyi planlamaktadırlar.Rüzgar enerjisinin temelleri yel değirmeni benzeri kara üzerinde kurulan türbinlerle atılmasına ve günümüzde de kurulu rüzgar enerjisi kapasitesinin çok büyük bir bölümü kara üzerinde olmasına rağmen, türbinlerin deniz üzerinde kurulmasının da teknik ve çevresel avantajları vardır. Bu avantajların değerlendirilmesi sonucunda özellikle Baltık Denizi'nde son on yıl içerisinde oldukça büyük yatırımlar yapılmıştır. Bu çalışmada deniz üzerinde kurulan rüzgar enerjisi türbinlerinin teknik, çevresel ve ekonomik yönlerden incelemesi yapılacak ve hangi durumlarda kurulumlarının mantıklı olacağı konusunda fikir yürütülecektir.
Rüzgar türbini dökümlerinde hassas metalürjik değişkenlerin optimizasyonu
Enerji; insanoğlunun tarihsel gelişimi ile kendini göstermiş ve her geçen gün kendine olan ihtiyaç artmıştır. Teknolojini gelişmesiyle birlikte enerjiye duyulan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Fakat enerjiyi karşılayan kaynaklar yeryüzünde sınırlı olduğu için yok olmaya doğru hızla ilerlemektedir.Enerji kaynaklarının tükeniyor olması insanoğlunu yeni arayışlara itmiştir. Böylece sınırlı kaynaklardan sınırsız kaynaklara yönelme olmuştur. Petrol, doğalgaz kömür gibi fosil yakıtlar önümüzdeki 50 yıl içerisinde tükenme seviyesine kadar düşecektir. Bu nedenle artan enerji ihtiyacını karşılayacak yeni arayışlar içerisine girilmiştir. Bu süreçte, sonsuz enerji kaynakları olarak güneş ve rüzgar enerjisini kullanmayı bilim adamları kendine hedef olarak belirlemiştir.Sonsuz enerji kaynaklarından birisi olan rüzgar enerjisi; fosil yakıtlar gibi çevresel kirliliğe yol açmadan temiz ve sonsuz bir enerji sunmaktadır. Türkiye'nin rüzgar kapasitesi incelendiğinde Ege ve Marmara bölgesinde yüksek verimli rüzgar enerjisi üretmenin mümkün olduğu belirlenmiştir. Ülkemizde 2000'li yılların başlangıcında rüzgar enerjisi kullanılmaya başlanmıştır. Rüzgar enerjisi kullanımı olarak yeni bir ülke olduğumuzdan dolayı dışa bağımlılık söz konusudur. Dışa bağımlı oluşumuz ilk yatırım maliyetini yükselterek daha ucuza enerji temin etmemizi engellemektedir.Bu çalışmada, rüzgar enerjisi kullanımının en verimli şekli olan rüzgar türbinlerinin hayati öneme sahip parçalarından rüzgar türbini pervane göbeğinin (HUB) üretimi ve özelliklerinin uluslar arası standartlara uygun hale getirilmesi amaçlanmıştır. Üretim metalürjisinde hassas metalürjik değişkenler olarak; kimyasal bileşim, aşılama, Mg işlemleri, küresellik parametreleri, soğuma hızı ve kesit kalınlığı belirlenmiştir. Üretim esnasında hassas metalürjik değişkenlerin optimizasyonu hedeflenmiş ve yapılan çalışmalarla birlikte standartlara uygun olarak üretimin gerçekleşmesinin yanında orijinal katkılarda sağlanmıştır.
Rüzgar türbini kanadının optimal tasarımı
Enerji bugün dünya en önemli sorunlarından biri haline gelmiştir. Tükenmekte olan fosil enerji kaynakları nedeniyle dünya yeni enerji kaynakları arayışı içindedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından rüzgar eski zamanlarda sulamada, un değirmenlerinde kullanılmaktaydı. Teknolojinin ilerlemesi ile birlikte rüzgar enerjisinden elektrik üretilmeye başlanmıştır.Bu çalışmada ilk olarak rüzgar enerjisi tanıtılmış, sonrasında ise rüzgar türbini çeşitleri tanıtılmıştır. Rüzgar ile kanat ilişkisi incelenmiştir. Rüzgar gücünden maksimum faydalanmak için kanat profili büyük önem arz etmektedir. Özellikte kanat tasarımı üzerinde durulmuş ve tasarımı etkileyen faktörler açıklanmıştır.Mühendislik tasarım endüstrisinin daha hızlı ve daha kullanışlı topoloji optimizasyonu yöntemine ihtiyaç duyduğu günümüzde boyut, şekil ve topoloji optimizasyonu için evrimsel yapı optimizasyonu, basit ve etkili bir yöntem sunmaktadır. Geniş kullanım alanları, ESO'nun kullanılabilirliğini ve çok yönlülüğünü ortaya koymaktadır. ESO, yapı tasarımlarını geliştirme ve en uygun hale getirme yönünden nispeten yeni bir tasarım aracıdır. Başlangıç tasarım alanındaki elemanların bir döngü içerisinde kademeli olarak kaldırıldığı buluşsal bir yöntemdir. Uygun bir tasarım elde edilene ya da istenilen belirli bir hacme ulaşılana dek bu işlemler devam ettirilmektedir.Bu çalışmada evimsel yapı optimizasyonu yöntemine dayanan bir optimizasyon programı kullanılarak muhtelif yüklemelere ve mesnet koşullarına maruz kirişlerin en uygun tasarımları aranmıştır. Optimizasyon programı olarak topoloji optimizasyonu için özelleştirilmiş olan PARETO ACADEMIC isimli program kullanılmıştır. Yapıdaki von Mises gerilmelerini göz önünde bulundurarak gerçekleştirilen optimizasyon işlemleri sonucunda nispeten düzgün yayılı gerilme dağılımına maruz, kafes benzeri tasarımlara ulaşılmış ve elde edilen bu nihai tasarımlarda başlangıç hacmine göre %30-40?a varan oranlarda azalma görülmüştür.Son bölümde de topoloji optimizasyonunun önem ve amacı üzerinde durulmuş ve bu konuda yapılan çalışmaların sonuçlarına yer verilmiş olup sonuç kısmı ile bu çalışmanın ana amacı anlatılmıştır.
Rüzgar türbinlerinin güç kalitesi üzerine etkilerinin modellenmesi
Son yıllarda fosil yakıt kaynaklarının tükenmeye başlamasıyla birlikte mevcut enerji üretiminde yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi gittikçe artmaktadır. Bu enerji kaynakları içerisinde rüzgar enerjisi temiz, sürdürülebilir ve diğer kaynaklara göre daha az maliyetli olması nedeniyle ön plana çıkmaktadır. Ancak rüzgardan elde edilen enerjinin oldukça değişken olması nedeniyle büyük güçlerde rüzgar çiftliklerinin şebekeye bağlanmaları, güç kalitesi açısından sorunlara neden olabilmektedir. Güç kalitesi ile ilgili bu problemler genellikle rüzgar çiftliklerinin şebeke entegrasyonu yapıldıktan sonra çözülmeye çalışılmaktadır. Oysaki bu problemlerin çözümünde türbinler kurulmadan önce yapılacak değerlendirmeler ile alınacak önlemler, çok daha basit ve ekonomik bir yol sunacaktır.Bu çalışmada şebeke bağlantılı rüzgar türbinlerinin güç kalitesi karakteristikleri üzerindeki olası etkileri belirtilmiş ve bu etkilerinin hesaplanabilmesi amacıyla MATLAB tabanlı modellemeler gerçekleştirilmiştir. Özellikle insan faktörü ile doğrudan ilişkisi nedeniyle modellenmesi daha karmaşık olan hızlı gerilim değişimleri, ayrıntılı bir biçimde incelenmiştir. Modellerin oluşturulabilmesi için başta IEC 61400-21 ve IEC 6100-4-15 olmak üzere çeşitli standartlardan yararlanılarak, yapılan modellemelerin pratikte de kullanılabilmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın son bölümünde ise bir uygulama gerçekleştirilerek, ülkemizde rüzgar gücünden tam olarak yararlanmaya bir engel oluşturan uygulamaların üretim ve tüketim açısından analizleri yapılmıştır.
Rüzgar enerji sistemlerinin incelenmesi ve bir uygulama devresinin gerçekleştirilmesi
Rüzgar enerjisi, fosil yakıt kullanımına ihtiyaç duymadığından çevre dostu bir enerji biçimidir. Rüzgar türbinlerinin, termik santraller ya da dizel santraller gibi emisyonları yoktur. Bu tür emisyonlar, asit yağmurları ve küresel ısınmaya neden olan sera etkisine yol açmaktadır. Rüzgar enerjisinin en önemli özelliği, yenilenebilir enerji kaynağı olmasıdır. Bu sebepten fosil yakıtlar gibi tükenmesi söz konusu değildir.Rüzgar, günümüz yenilenebilir enerji kaynakları arasında en ekonomik çözüm olsa da, hali hazırda üretilen elektrik enerjisi ile rekabeti oldukça zordur. Ancak çok yüksek hızlarda, sürekli rüzgar alan bölgelerde kurulması rekabet gücünü arttırmaktadır. Kurulum maliyetleri fazla olsa da, bakım ve işletme giderleri azdır.Rüzgarın süreksizliği büyük bir problemdir. Bu yüzden şebekeden bağımsız çalışması, kesintilere ve dalgalanmalara neden olmaktadır. Genel olarak kararsız bir enerji kaynağıdır. Günümüzde, güç elektroniği uygulamalarının gelişimi ve ilerlemesi ile bu problemler azalmaktadır. Çift yönlü dönüştürücüler sayesinde değişken rüzgar hızlarında da sabit gerilim ve frekansta çıkış verilebilmektedir.Yaptığım bu tez çalışması kapsamında, öncelikli olarak rüzgar enerji sistemleri, elektrik makineleri ve güç elektroniği bakış açısıyla incelenmiş ve şebekeden bağımsız çalışabilen, kendinden uyarmalı kısa devre rotorlu asenkron makina kullanılarak bir uygulama devresi gerçekleştirilmiştir.
Çift beslemeli asenkron jeneratörlü rüzgâr türbini PI kontrolcü yapısındaki değişikliklerin güç üzerindeki etkisi
Teknolojinin gelişmesi ile elektrik ihtiyacı gün geçtikçe daha da çok artmaktadır. Artan bu talebe karşılık elektrik üretiminin sınırlı kaynaklarla karşılanması ve bu kaynakların belirli bir ömrü olması sebebi ile yenilenebilir enerji kaynaklarına ilgi her geçen gün daha da artmaktadır. Bu çalışmada rüzgâr enerjisinin üretiminde kullanılan Çift Beslemeli Asenkron Jeneratörlü Rüzgâr Türbini kontrol yapısı Matlab Simulink ile modellenmiştir. Matematiksel ve elektriksel formları çıkarılan çift beslemeli asenkron jeneratörü kontrol diyagramı üzerinde yapılan 3 farklı varyasyon oluşturulmuştur. Bu çalışmanın sonucunda PI kontrolcünün güç üzerindeki etkisi ortaya konmuştur.
PI, PID, GA-PID ve BA-PID kontrolör ıle rüzgâr türbının kanat hatve açısı kontrolü
Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji piyasasındaki payı yükseliş içerisindedir. Bu kaynakların en önemlisi ise rüzgâr enerjisidir. Rüzgâr hızına bağlı olarak rüzgâr türbin hız kontrolü önemli kontrol parametresidir. Bu hız parametresinin yüksek rüzgâr hızlarında türbin ve diğer önemli parçalara zarar vermemesi için denetim altında tutulması gerekmektedir. Bu tezinde, PI (Oransal Integral), PID (Oransal Integral Türev), GA-PID (Genetik Algoritma-Oransal Integral Türev) ve BA-PID (Bakteriyel Algoritma-Oransal Integral Türev) kontrolör ile bir rüzgâr türbinin hatve açısını kontrol etmek için bir modelleme yapılmıştır. Yüksek rüzgâr hızlarında enerji sistemine zarar verilmemesi ve değişken rüzgâr hızının çıkış gücüne etkisinin kabul edilebilir ölçülerde kalmasını sağlamak PI, PID, GA-PID ve BA-PID kontrolör yöntemi kullanılmıştır. Çıkış gücünün sabit tutulması hedeflenmiştir. Matlab/Simulink programında simülasyon olarak rüzgâr türbini modellenmiştir. Bu çalışmada çıkış gücünü noktası (500 KW) GA-PID ve BA-PID kontrolörün uygulanmasıyla daha optimum seviyede kalması sağlanmıştır.
Implementation and control of wind turbines based on doubly-fed induction generators
In this study, we deal with the MATLAB/Simulink modelling, implementation, and control of wind turbines based on doubly-fed induction generators. in detail, a background of wind blow energy as renewable energy is submitted, while the classification of generators used for a wind turbines are presented. In turn, a preview of doubly-fed induction generators (DFIGs) is presented recalling their advantages and contributions to improving the energy efficiency of wind turbine systems. Also, a comparison between the efficiency of energy of wind turbines which are based on doubly-fed induction generators, and the efficiency of energy of wind turbines which are based on other generators is made. Furthermore, the control process of the doubly-fed induction generators current is evaluated and modelled. Eventually, the investigation of the current controllers is presented.
Performance of study for hybrid renewable energy in different climate
One of the most promising sources for meeting the rising demand for electricity is renewable energy resources. Using diesel generators and battery energy storage systems can raise the dependability and quality of the entire system. This research analyzes the viability of a stand-alone hybrid energy system consisting of PV panels with MPPT boost converters., Wind turbine, battery bank with bidirectional converter, and diesel generator in areas of unstable climate. To meet out power quality requirements for 100kW liner and non-liner loads connected through close loop inverter. Operating priority for different sources is assigned by controller depends on state of charged SOC for the battery bank. Total harmonics distortion THD was 1.2% with liner load and 3.2% with non-liner load, voltage amplitude was bigger than 0.95PU.
Rüzgar türbinlerinde kullanılan çift beslemeli asenkron generatörlerin arıza sonrası yeniden bağlanabilme kapasitesinin akıllı kontrol yöntemleriyle geliştirilmesi
Tüm dünyada enerji ihtiyacının büyük bir bölümünün karşılandığı fosil yakıtların ömrü kısalmakta, maliyetleri ve çevreye verdikleri zararın boyutları da her geçen gün ciddi anlamda artmaktadır. Küresel ısınmanın yarattığı sorunlar son yıllarda hissedilir derecede etkisini göstermektedir. Dünyanın her bölgesinde, daha önce hiç görülmemiş sıklıkta doğa olayları ile karşılaşılmaktadır. Ayrıca dünya nüfusun artması ve paralelinde sanayileşmenin de artması, sürekli bir şekilde enerji ihtiyacını artırmaktadır. Bütün bu sebepler, ülkeleri enerji arzını karşılayabilecekleri yeni kaynaklara yönelmeye zorlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları en etkin ve çevre dostu alternatif olduğundan, yenilenebilir enerjiye olan ilgi tüm dünyada katlanarak artmaktadır. Bu kapsamda, ülkemizde de tüm dünyada olduğu gibi en çok rüzgar enerjisi kullanılmaktadır. Rüzgar enerji santrallerinin çevreye duyarlı olması, karbon salınımlarının bulunmaması, düşük arazi işgali sebebiyle doğada büyük tahribatlar oluşturmaması gibi olumlu yönleri bulunmakla birlikte, bazı dezavantajları da bulunmaktadır. Rüzgarın net bir şekilde tahmin edilememesi, çevresel ve doğal koşullara göre değişmesi, enerjide sürekliliği ve güvenilirliği azaltmaktadır. Ayrıca bu santrallerdeki artış, şebeke geriliminde değişiklik olması ve arıza durumlarında santrallerin performansı konusunda da endişelere neden olmuştur. Bu nedenle ülkeler şebeke kodlarına yenilenebilir enerji santrallerini eklemişlerdir. Şebeke kodunda, arıza sonrası yeniden bağlanabilme kapasitesi (FRT), aktif güç kontrolü, reaktif güç kapasitesi, frekans tepkisi gibi birçok konu ele alınmaktadır. Arıza sonrası yeniden bağlanabilme kapasitesi konusu ise üç başlık altında toplanmaktadır. Bunlar; reaktif güç üretimine, koruma devrelerine ve yazılıma dayalı çözüm stratejileridir. Bu tez çalışmasında, çift beslemeli asenkron generatörlü (DFIG) rüzgar türbinlerine sahip bir santralin FRT kabiliyeti geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu bağlamda, reaktif güç üretimi esasında çalışan statik senkron kompanzatör (Statcom) kullanılmıştır. Matlab/Simulink'te oluşturulan güç sisteminde faz-toprak kısa devresi, faz-faz kısa devresi ve 3 faz-toprak kısa devresi arızaları simüle edilmiştir. Arıza anında sistemde meydana gelen gerilim düşümleri iki ayrı ölçüm noktası referans alınarak incelenmiştir. Statcom'un kontrolünde ise geliştirilen oransal-integral (PI) kontrol yöntemi ve akıllı kontrol yöntemlerinden uyarlamalı sinirsel bulanık çıkarım sistemi (Anfis) tercih edilmiştir. DFIG'in FRT kabiliyetine, farklı kontrol yöntemlerine sahip Statcom'un etkisinin incelendiği bu çalışmada; Statcomsuz, PI kontrollü Statcomlu ve Anfis kontrollü Statcomlu olmak üzere üç ayrı durum çalışılmıştır. Arıza sonrası koşullar incelendiğinde, maksimum aşma ve yerleşme süresi değerlerinde en iyi performansı geliştirilen Anfis denetleyicili Statcom'lu sistemin verdiği görülmektedir. Geliştirilen akıllı yöntem ile rüzgar türbinlerinin FRT yeteneğinin geliştirilmesi konusunda farklı bir yaklaşım geliştirilerek, uygulamada karşılaşılabilecek ani gerilim yükselmesi gibi sistemi zorlayıcı etkilerin önüne geçilerek, çok daha kısa cevap süresine sahip, kararlı ve uygulamada da güvenle kullanılabilecek yeni bir yöntem önerilmiştir.
Design and implementation of a wind turbine parameter measurement, data logging and telemetry unit
Wind power potential varies from region to region due to the both topographic and climatic conditions. Hence, measurement of wind parameters accurately becomes very important. In this thesis, wind data measurement, logging and telemetry unit using arduino mega 2560 microcontroller has been designed and developed. From Atmel family arduino mega 2560 microcontroller based data logging unit has been developed in order to measure wind parameters of a region or a small scale wind turbine. This unit measures and stores wind parameters at specific time intervals into a sd card with time and date using real time clock. Furthermore, unit can monitor wind parameters by connecting to the personal computer using USB through serial port via written interface monitoring program that is coded with Microsoft Visual Studio.Net C# platform. In addition to this, unit can transmit data wirelessly to a remote site using radio frequency telemetry module. The developed unit can be used to analysis wind energy potential of any region. In this way, it can be make a decision that wind power potential is enough or not for the proposed site. Moreover, a small scale wind turbine can be controlled using wind speed, phase current and phase voltage information during operation with the help of this study and if needed, it can be interfered to operate safely.
Increasing wind turbine efficiency
Renewable energy technology considers as alternative solutions to reduce the carbon emission and global warming potential in the world. In the renewable energy, wind and solar cell power are the best techniques to produce the power. But the efficiency of the systems is low compared to the conventional method. The purpose of this research is to develop a smart model of a wind blade which enabling the blade to change its area according to wind velocity in order to achieve best angle of attack of each, this concept is against increasing wind size to increase wind efficiency, however, other barriers of maintenance and the dramatically increases of cost are apparent when we mention increasing wind turbine size. The smart blade could be the alternative solution of the size increasing. Two different smart blade models have been analyzed at different wind velocity and best angle of attack discovered where efficiency is perfect.
Electricity generation by using micro wind turbine in metro lines
Due to the increasing human population, the consumption rate of exhaustible resources has also increased. Especially in energy production, methods for the use of renewable energy sources as an alternative to exhaustible sources are becoming more common day by day. The use of wind turbines in electricity generation can be given as an example of this situation. By using wind turbines, it is possible to generate energy with turbines at different locations and with different power capacities. The generation of electrical energy by using micro wind turbines in public transportation vehicles can be given as an example of what has become widespread in city life. The subject of generating electrical energy by the movement of the outside air, which is accelerated by the movement of public transportation vehicles, by using a wind turbine, has been studied by different researchers in recent years. Micro wind turbines are turbines that have many benefits such as do not cost towers, are easy to transport and install due to their size and, can be used almost everywhere in daily life. It has been studied in this thesis to generate energy from the kinetic energy of the air, which is moved by the train movement in the subway stations. Kızılay metro station, which is the most frequent station in Ankara, the capital and second-most crowded city is taken as an example station. The behaviour of the air moving inside, and the velocity profile was obtained by performing flow field analysis in the ANSYS Fluent package program by using the real station dimensions and the gauge dimensions of the wagons. According to the btained velocity data, a suitable micro wind turbine was selected and the daily, weekly, monthly and, annual electrical energy amount that could be obtained with this turbine system was calculated. The results were compared with similar studies in the literature, and it was seen that the amount of electricity produced varies depending on the selected turbine, train speed, and the speed of the air moving accordingly, the number of turbines. Keywords: Electricity Generation, Micro-wind Turbines, Energy Saving, CFD
Rüzgar türbini kanadı kompozit malzemelerinin üretimi ve özellikleri
Bir kompozit malzeme, önemli ölçüde farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip iki ya da daha çok kurucu maddeden yapılmış, bileşenlerinden farklı karakteristik özeliklere sahip bir malzemedir. Bireysel bileşenler tamamlanmış içinde ayrı ve farklı kalır. Bu yeni malzeme birçok nedenden dolayı tercih edilebilir: geleneksel malzemelere göre daha güçlü hafif ya da daha az pahalı olan maddeleri içerir. Sınırsız ve temiz bir kaynak olan rüzgâr enerjisi, son yıllarda alternatif enerji kaynakları arasında ilk sırayı almaktadır. Rüzgâr türbinlerinin operasyonel performansı, seçilen kanat profillerine ve kullanılan malzemeye bağlıdır. Rüzgâr türbinlerinde, kanadın hafif, ekonomik ve dayanıklı olması arzu edildiğinden kanat imalatında son yıllarda kompozit malzeme kullanımı tercih sebebi olmuştur.
Rüzgâr türbini içeren bir güç sisteminin geçici hal kararlılığının güç sistemi dengeleyicisi kullanılarak karga arama algoritması ile iyileştirilmesi
Yakıt gideri olmaması ve çevre dostu enerji kaynağı olması nedeni ile rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üretimi son zamanlarda büyük önem kazanmıştır. Rüzgârdan enerji üretimi için rüzgâr türbini ve generatör çeşitleri üzerinde pek çok çalışma gerçekleştirilmiş ve bu sistemlerin güç sistemlerine entegresi için çok farklı çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmada rüzgâr türbini içeren bir güç sisteminin geçici hal kararlılığı incelenmiş ve güç sisteminde oluşan bir şiddetli arıza durumunda rüzgâr türbinin dinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda kararsızlık durumu için uygun türbin generatör çifti belirlenmesi amaçlanmıştır. Güç sistemi stabilizatörleri (PSS'ler), güç sisteminin geçici kararlılığını geliştirmek için generatör ünitelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. PSS'ler, büyük bir bozulmanın ardından güç açısı, rotor hızı ve alan akımı sapması vb. gibi düşük frekanslı salınımları en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, PSS'nin parametrelerinin optimal ayarlanması ve yerleştirilmesi, stabilizatörün verimliliği için çok önemlidir. Bu çalışmada, kargaların zekasına dayanan, meta-sezgisel yöntemlerden biri olan Karga Arama Algoritması (KAA), PSS'nin optimum parametrelerini bulmak için Tek Makineli Sonsuz Baralı (SMIB) sistemde ilk defa kullanılmıştır. Ayrıca, çok makineli bir güç sisteminde PSS'nin parametrelerinin bulunması için Yapay Arı Kolonisi Algoritması (YAKA) ve Karınca Kolonisi Optimizasyonu (KKO) algoritmaları da uygulanmış olup karşılaştırmalı analizler de gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu çalışmada rüzgâr santrali tribün generatör sistemine sahip bir güç sisteminin geçici arıza durumları için salınım denklemlerinin kararlılık analizi KAA ile gerçekleştirilmiştir. Sistemin geçici hal kararlılığı SMIB'nin modellenmesi ve simülasyonu ve PSS'nin tasarımı Matlab/Simulink tarafından yapılmıştır. Simülasyonlar, KAA tabanlı PSS denetleyicisinin, sistem kesintiye uğradığında GA tabanlı ve PSO tabanlı PSS denetleyici tasarımlarından oldukça üstün bir dinamik tepki verdiğini ortaya koymaktadır. KAA'ya dayalı PSS, PSO'ya dayalı PSS'den %48,1 ve GA'ya dayalı PSS'den %55,7 daha hızlı yerleştiği gözlemlenmiştir. PSO ve GA'ya kıyasla KAA'nın amaç fonksiyonunun yakınsaması çok daha hızlıdır. KAA için değerlendirme süresi PSO'dan %43,5, GA'dan %48,6 daha kısadır. Diğer yaklaşımlara kıyasla SMIB sisteminde KAA tabanlı PSS kullanıldığında, aşma ve düşük frekanslı salınımlar büyük ölçüde azaltılmıştır ve aktif güç, rotor hızı, alan akımı ve mekanik gücün düşük frekanslı salınımlarını önemli ölçüde azalttığı gözlemlenmiştir.
Yeni bir kanat yapısına sahip dikey eksenli rüzgâr türbini geliştirilmesi
Artan ihtiyaçlar ve artan üretim kapasiteleri sonucunda enerjiye olan ihtiyaç da artmış, talep yoğunluğu nedeniyle enerji tedariki de zorlaşmıştır. Yer katmanlarında depolanmış olan sınırlı enerjinin kullanımının birçok çevre sorununa sebep olması ve tabiatın döngüsüne olumsuz etkilerinin günden güne artması, yetkililerin yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgisini artırmıştır. Bu ilginin yönü, kullanımı kolay, teknolojisi olgunlaşmış ve en hızlı gelişen enerji kaynakları doğrultusundadır. Ülkeler kendilerine ait devamlı bulunabilecek, hammadde maliyeti olmayan enerji kaynaklarına yatırımlarını yapmaktadırlar. Ülkeler enerjide ithalatı azaltması, çevre dostu olması, tesis kurulumunun kolay ve hızlı olması gibi nedenlerle rüzgâr enerjisini tercih etmektedirler. Bu çalışmada, alternatif enerji kaynaklarından olan rüzgâr enerjisi ve rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üreterek veya mekanik enerji olarak faydalanmamızı sağlayacak rüzgâr türbinleri incelenmiştir. İlerleyen safhada dikey eksenli rüzgâr türbini geliştirilerek prototip tasarımı ve imalatı yapılmıştır.
Kapasitör uyarmalı asenkron generatörün optimal kapasitesinin hibrit genetik algoritma ile belirlenmesi
Bu çalışmada küçük güçlü ve şebekeden bağımsız rüzgar santrallerinde kullanılan kapasitör uyartımlı asenkron generatörün, değişen yük koşullarında ihtiyaç duyduğu kapasitör miktarı analiz edilmiştir.İlk olarak yenilenebilir enerji kaynaklarının öneminden bahsedilerek, bunların arasında da rüzgar enerjisine dikkat çekilmiştir. Ayrıca Dünyadaki ve Türkiye'deki rüzgar enerjisi potansiyeli ve faydalanma imkanlarından bahsedilmiştir.İkinci olarak, kendinden uyartımlı asenkron generatörlerin rüzgar enerjisi sistemlerindeki uygulama alanlarından ve bunların araştırılması gereken yönlerinden bahsedilmiştir. Aynı zamanda literatür taraması yapılarak bugüne kadarki uygulamalar hakkında bilgiler verilmiştir.Genel kısımlar bölümünde, ilk olarak rüzgar enerjisindeki mevcut güçten bahsedilmiştir. Sırasıyla rüzgar türbini çeşitleri, rüzgar türbininin yapısı, rüzgardan maksimum enerjinin elde edilmesi ve asenkron makinaların yapısına değinilmiştir. Daha sonra asenkron generatörün çalışma prensibi açıklanarak asenkron makinanın eşdeğer devresi ve kapasitör uyartımlı asenkron generatörlerin uyartım gereksiniminden bahsedilmiştir. Bununla birlikte asenkron generatörün uyartımı için kullanılacak kondansatörün bir minimum ve maksimum değerinin olduğuna dikkat çekilmiştir.Asenkron generatörün sürekli durum analizi bölümünde, kullanılan asenkron generatör ve deney düzeneği, elde edilen verilerin hesaplanmasında kullanılan Newton-Raphson, sayısal türev, genetik algoritmalar yöntemleri anlatılmıştır.Bulgular bölümünde, değişken yük ve kapasitör değerlerine ait veriler ve bu verilerin elde edilmesine ait aşamalar sunulmuştur.Sonuçlar bölümünde, değişen koşullarda asenkron generatörün davranışları, verimli ve kaliteli bir enerjinin elde edilebilmesi için önerilerde bulunulmuştur.
Genetik algoritma ile rüzgâr tribünü rotor hız kontrol pı parametrelerinin belirlenmesi
Gelişen dünyamızda sanayi, ev, ofis vb. yerlerde elektrik enerjisi ile çalışan araç ve gereç sayısı çoğalmakta, buna paralel olarak elektrik enerjisine olan ihtiyaç artmaktadır. Artan bu ihtiyacı karşılamak için çeşitli elektrik santralleri geliştirilmiştir. Termik, hidroelektrik, nükleer, güneş, termal, doğalgaz, rüzgar vb. enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretilmektedir. Rüzgar santrallerinde herhangi bir yakıt kullanılmadığından daha çevrecidir. Rüzgâr santralleri çevreci olmaları nedeni ile tercih edilmektedir.Elektrik enerjisi ile çalışan araç gereçlerden maksimum verim almak için sabit gerilim ve frekanslı elektrik enerjisine ihtiyaç duyulmaktadır. Kullanıcıların ihtiyacı olan temiz enerjinin sağlanmasında elektrik şebekelerinin ihtiyacı karşılayacak şekilde elektrik santralleri tarafından beslenmesi gereklidir. Şebekelerin ihtiyacını karşılamada rüzgar santrallerinden de yararlanılmaktadır. Rüzgar santralleri bir çok RT'den oluşmaktadır. Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan RT'lerde çeşitli generatörler kullanılmaktadır. SKİG'nün diğer generatörlere oranla boyutlarının küçük, daha az bakıma gereksinim duymaları nedeni ile RT'lerde tercih edilmektedir. Rüzgâr tribünlerinde kullanılan sincap kafesli indüksiyon generatörden sabit gerilim ve frekanslı enerji elde etmek için rotor hızının referans hızda olması gerekir.Bu çalışmada, rüzgâr santralinde kullanılan sincap kafesli indüksiyon generatörünün rotor hızının genetik algoritma ile Proportional?Integral kontrolü gerçekleştirilmiştir. Herhangi bir bozucu etki karşısında, SKİG rotorunun en kısa sürede istenen referans hızda çalışmasını sağlayacak PI katsayılarının tayini, bir optimizasyon yöntemi olan genetik algoritma ile belirlenmiştir. Bu amaçla oluşturulan indüksiyon makine modeli rotor hız kontrol transfer fonksiyonu ele alınmıştır. Çalışmada sensörsüz rotor hız kontrolü, alan etkili kontrol ile sağlanmıştır. Kontrolde kullanılan PI katsayıları önce klasik yöntem Ziegler-Nichols yöntemi ile bulunmuştur. Rüzgâr tribünü Matlab-Simulink ortamında modellenmiş; böylece ZNY ile bulunan PI katsayıları ile simülasyon çalıştırılmıştır. Aynı zamanda sistemin hız transfer fonksiyonu kullanılarak genetik algoritma ile PI katsayıları bulunmuştur. Daha sonra sistemin Matlab-Simülasyonu çalıştırılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. GA ile hesaplanan PI katsayılarıyla sistemin daha kısa sürede referans hıza ulaştığı ve daha kararlı olduğu görülmüştür.
Bir tekstil fabrikasında iklimlendirme sistemine ait hava boşaltım odalarında oluşan hava akımı yardımıyla elektrik enerjisi elde edilmesi
Son yıllarda enerji elde etmek için fosil yakıtların kullanılması ve bu yakıtların çevreye verdiği zararlardan dolayı, insanlar yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmaya yönelmişlerdir. Rüzgâr enerjisi de bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak büyük ölçekli santrallerde üretilerek enerjinin çeşitlendirilmesine yardımcı olmuştur. Bu çalışmada, bir fabrikadaki hava iklimi sayesinde toz ve lif uçuntusu içeren iç ortam havası emiş motorları tarafından dış ortama salınırken, fan odasına yatay eksenli bir rüzgâr türbini yerleştirilerek enerji üretilmesi amaçlanmıştır. Elde edilecek enerji işletme için de uygun alanlarda kullanılmıştır. Yapılan bu tez çalışmasında işletmelerde bu güne dek tüketim elemanı olarak görülen iklimlendirme sistemlerine bir kaynak görevi üstlendirilmiştir. Hava hızının sürekli olduğu ve kumaş dokuma işletmesi çalıştığı zaman kesintisiz bir hava akımını kullanacak rüzgâr türbini sayesinde çalışma yapılan işletmede yenilenebilir enerji kullanımı için yeni bir metot geliştirilmiştir. Genelde dış ortamda görmeye alışık olunan rüzgâr türbinini, kapalı alanda atık hava hızı yardımıyla döndürülerek elektrik enerjisi elde edilmiştir.
Yapılarda rüzgar enerji sistemlerinin kullanımı
Elektrik tüketiminin her geçen yıl artması, kullanılan kaynakların ise ağırlıklı olarak fosil kaynaklar oluşu ve bu kaynakların rezervlerinin sınırlı olması, elde edilme zorluğu ve dışa bağımlık gibi etkenler, yenilenebilir enerji kaynaklarına verilen önemi artırmıştır. Ayrıca, fosil kaynakların kullanımı sonucu açığa çıkan sera gazlarının etkisi ile meydana gelen küresel ısınma ve hava kalitesinin bozulması gibi çevresel sorunlarda, yenilenebilir enerji kaynaklarını öne çıkaran diğer etkenlerdir.Enerji ihtiyacını karşılamak için yenilenebilir enerji kaynakları içerisinden rüzgar enerjisinin kullanımı son yıllarda yaygınlaşmıştır. Türkiye'de de son yıllarda rüzgar enerjisinden yararlanarak elde edilen enerji üretimi artmıştır ve artmaya da devam etmektedir.Bu çalışmanın ilk kısmında rüzgarın niteliği ve onu etkileyen faktörlerden bahsedilmiştir. Bunun yanısıra dünya ve Türkiyenin rüzgar potansiyeli ve rüzgar haritaları gözden geçirilmiştir. Sonrasında ise yükseklik, pürüzlülük ve türbülans gibi değerlerin rüzgardan elde edilen enerji üzerinde etkisi, Weibull ve rayleight gibi farklı yöntemler kullanarak rüzgarın dağılımı ve potansiyelinin hesaplanma yöntemi incelenmiştir. Bu kısmın sonunda ise, rüzgar türbinlerinin yapısı ve sınıflandırması ele alınmıştır.Çalışmanın uygulama bölümünde ise. Ankara kentinin güney batısında, İncek bölgesinde yer alan bir yapının enerji ihtiyacı hesaplanmıştır. Daha sonra bölgenin rüzgar karakteristiği ve saha topografisinin özellikleri de hesaba katılarak binanın enerji ihtiyacını karşılayabilecek en uygun rüzgar türbin tipi seçimi yapılmıştır. Sahanın rüzgar potansiyelinin belirlenmesi ve optimizasyon çalışmalarında, Danimarkalı EMD International Firması tarafından geliştirilmiş olan WindPRO 2.7 ve Danimarka Teknik Üniversitesi'ne bağlı Risø Ulusal Laboratuarı'nda geliştirilmiş olan WAsP 9.0 programları kullanılmıştır.
Yatay eksenli rüzgar türbin sistemleri için bir benzetim aracı tasarımı
Bu çalışmada, yatay eksenli rüzgar türbin sistemlerinde kullanılan generatörler ve güç elektroniği devrelerinin bilgisayar ortamında oluşturulan modelleri bir araya getirilerek sanal bir laboratuvar oluşturulmuştur. Oluşturulan bu laboratuvarda mekanik bileşenler, elektrik makinaları, güç elektroniği, kaynak ve ölçüm, kontrol ve yük adı altında 6 adet kütüphane içerisinde 22 adet model bulunmaktadır. Matlab/Simulink programı yardımıyla oluşturulan modeller birbirlerinden bağımsız olarak çalıştırılabilmektedir. Laboratuvar kullanıcısı, kullanmak istediği Simulink modelini ait olduğu kütüphaneden seçerek boş bir Simulink sayfasına taşıyarak ve gerekli parametreleri girerek modellerin çalışma durumlarını gözlemleyebilmektedir. Gerçekleştirilen çalışma rüzgar türbin sistemlerinin benzetimi ve analizi için kullanılabileceği gibi rüzgar türbin sistemlerinin eğitiminde yardımcı araç olarakta kullanılabilmektedir.Anahtar Kelimeler : Rüzgâr türbinleri, generatör, güç elektroniği, benzetim aracı.