Çift rotorlu zıt devinimli rüzgâr türbininin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi

Giderek artan küresel enerji talebi ve yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişin hızlı bir şekilde gerçekleşmesi gerektiği günümüzde, rüzgâr türbini teknolojisinde daha yüksek verim arayışı büyük önem kazanmıştır. Bu bağlamda, son yıllarda çift rotorlu rüzgâr türbinleri, rüzgâr enerjisi üretiminde verimliliği artırmak amacıyla geliştirilmiştir. Bu çalışmada, çift rotorlu zıt devinimli bir rüzgâr türbini tasarlanmış, imal edilmiş ve kapsamlı deneylere tabi tutulmuştur. Çalışmanın temel amacı, çift rotorlu sistemlerin performansını anlamak ve bu sistemlerin tasarımında dikkate alınması gereken faktörleri belirlemektir. Aerodinamik verimlilik ve yapısal bütünlük dikkate alınarak, NREL S822 profiline sahip kanatlar tasarlanmış ve üretilmiştir. Tasarımda ön ve arka rotorların birbirine zıt yönlerde dönmesi sağlanarak, akış karakteristikleri ve enerji dönüşüm performansı optimize edilmeye çalışılmıştır. Deneyler laboratuvar koşullarında açık kanallı rüzgâr tünelinde yapılmıştır. Çalışmada, kanat açıları 0°-24° arasında değiştirilerek sistem performansına olan etkileri araştırılmıştır ve hangi açı kombinasyonlarında çift rotorlu sistemin çalıştığı belirlenmiştir. Deneylerde, rüzgâr hızı aralığı 6-10 m/s olarak belirlenmiş ve çeşitli hızlarda türbin performansı incelenmiştir. Elde edilen tork değerleri ve güç katsayıları, sayısal analizlerden elde edilen verilerle karşılaştırılmış ve deney sonuçlarının doğruluğu değerlendirilmiştir. Ayrıca, farklı açılarda ve hızlarda yapılan testlerin sonuçları istatistiksel yöntemlerle analiz edilerek, çift rotorlu sistemin sınırları ve optimum çalışma koşulları belirlenmiştir. Doğrudan tahrikli jeneratör ve NREL S822 kanat profiline sahip çift rotorlu rüzgâr türbini sisteminin 12°-3° kanat konfigürasyonunda, 10 m/s rüzgâr hızında 189.50 W güç çıktısı ve 178.44 kJ/kg ekserji yıkımı ile en verimli performansı sergilediği belirlenmiştir. Tek rotorlu sisteme göre %23 ile %66 arasında daha yüksek güç çıktısı sağlayan çift rotorlu rüzgâr türbini, enerji verimliliği ve aerodinamik denge açısından önemli kazanımlar sunmuştur. Hem deneysel hem de sayısal analizlerden elde edilen sonuçlar, çift rotorlu sistemlerin daha geniş çaplı uygulamalarda kullanımına yönelik önemli veriler sağlamıştır. Çalışma, rüzgâr türbini teknolojilerinin gelecekteki geliştirme süreçlerine katkı sunmayı ve yenilenebilir enerji dönüşümünde önemli bir adım atmayı amaçlamaktadır.