Rüzgar Enerjisi nasıl bir yerden gelir? Rüzgarın gücü nasıl oluşur ? Tüm yenilenebilir enerji türleri (gelgit enerjisi ve jeotermal hariç) ve fosil yakıt enerjisi dahi sonuç olarak güneşten kaynaklanır.
Güneş yeryüzüne saatte 100.000.000.000.000 kW enerji gönderir. Başka deyişle yeryüzü, 10 üzeri 18 watt kadar güç kazanır.
Güneşten gelen enerjinin %1-2’si Rüzgar enerjisine dönüşür. Bu, yeryüzündeki tüm bitkilerin biyolojik kütleye dönüştürdüğü enerjinin 50 – 100 katıdır. Rüzgarın gücü bu ifadeyle daha net anlaşılmaktadır.
Sıcaklık farkları hava akımını oluşturur. Ekvator çizgisi yakınındaki bölgeler dünyanın diğer bölgelerine göre daha fazla ısınır.Bu sıcak bölgeler, kızıl ötesi fotoğraflarda sıcak renklerle (karalarda kırmızı, turuncu ve deniz yüzeyinde sarı) görünür. Sıcak hava soğuk havadan hafiftir ve yaklaşık 10 km’ye ulaşıncaya kadar gökyüzüne yükselir. Bu sıcak hava kütlesi hareket ederek Kuzey ve Güney Kutbuna yaklaşınca aşağı çöker ve ekvatora geri döner.
Rüzgarın Gücü, Coriolis Kuvveti
Dünya döndüğü için kuzey yarı küre üzerindeki her hareket, kendi konumumuza göre sağa doğru (güney yarı küre için sola) yönelir. Bu belirgin bükücü kuvvet Coriolis Kuvveti (Coriolis Force) olarak bilinir. Bu kuvveti keşfeden Fransız Matematikçi Gustave Gaspard Coriolis’in ismiyle anılmaktadır (1792 – 1843).
Kuzey yarı küre üzerinde hareket eden bir parçacığın sağa doğru döneceği pek açık görünmeyebilir. Bu olayı şöyle canlandırabiliriz:
Uç kısmı güneye doğru hareket eden bir koni düşünün ve dünyanın döndüğü gerçeğini de eklersek, koninin sanki sağa doğru kaydığını görürüz.
Coriolis Kuvveti gözle görülebilir bir olaydır. Tren yolu hatlarının bir tarafı diğerinden daha hızlı aşınır. Nehir yataklarının bir tarafı diğerinden daha derine iner (hangi taraf olduğu bulunduğumuz yarı küreye bağlıdır ve kuzey yarı kürede hareket eden bir parçacıklar sağa yönelir).
Kuzey yarı kürede Rüzgar, bir alçak basınç alanına yaklaştıkça saat yönüne ters yön alır. Güney yarı kürede ise Rüzgar, alçak basınç alanları etrafında saat yönünde döner.
Rüzgarın Gücü
Rüzgar hızı, bir Rüzgar türbininin elektriğe çevirebileceği enerji miktarı açısından önemlidir. Rüzgarın enerji içeriği, ortalama Rüzgar hızının küpü oranında değişir. Yani Rüzgar hızı 2 katına çıkarsa, 8 kat enerji içerir. Öyleyse, Rüzgarın enerji içeriği Rüzgar hızının kübü oranında değişir. Günlük yaşamdan, bir otomobilin hızı 2 katına çıkarsa frenlemesi ve durdurulması için 4 kat enerji gerektiğini fark edebilirsiniz. (Aslında bu Newton’un 2. hareket yasasıdır).
Rüzgar türbini örneğinde, Rüzgarın hızını 2 katına çıkarırsak her saniye pervaneden geçen dilim sayısını da 2 kat artar ve bu dilimlerin her biri otomobilin frenlemesi örneğinden anlaşıldığı gibi 4 kat enerji içerir.
Neden Rüzgar Enerjisi
Rüzgar enerjisi günümüzde, 21. yüzyılda ve onların ötesinde en çok gelecek vadeden teknolojilerden bir tanesidir. Burada Rüzgar enerjisi üzerinde en çok sorulan sorular hakkında bazı kısa cevaplar bulacaksınız:
Rüzgar Enerjisi Temizdir
Rüzgar türbinlerinden herhangi bir çevre kirliliği olmaz. Modern bir 600 kW gücündeki Rüzgar türbini ortalama bir yerde, bir yılda genellikle kömürle iletilen diğer elektrik santrallarının 1.200 ton karbondioksidinin yerine geçecektir.
20 yıllık bir işletme süresi içinde (ortalama bir yerde) bir Rüzgar türbini tarafından üretilen enerji imalatı, bakımı, faaliyeti, demontajı ve parçalanması için gerekli olan enerjinin sekiz misli fazladır. Başka bir deyişle, genellikle bir Rüzgar türbinini imal etmek ve çalıştırmak için gerekli olan enerjiyi geri kazanmak için sadece iki ya da üç ay yeterli olacaktır
Rüzgar Enerjisi Yoğundur
Rüzgardaki enerji gerçekten de sürdürülebilir bir kaynaktır. Rüzgar hiç bitmeyen bir şeydir. Halihazırda, Rüzgar enerjisi Danimarka elektrik tüketiminin %31.1’ini karşılamakta vebu rakkamın 2008 yılında yüzde 40 mertebesine yükselmesi beklenmektedir. Avrupayı çevreleyen sığ denizlerin üzerindeki Rüzgar kaynakları, teori olarak Avrupa’nın kullandığı tüm elektriği birçok misli ile karşılar niteliktedir.
Rüzgarın Gücü, Rüzgar Enerjisi Farklıdır
Rüzgar türbinleri boyutlar ve üretim kapasiteleri açısından çok büyümüşlerdir. 1980’lerden kalma tipik bir Danimarka malı Rüzgar türbini, 26 kW gücünde bir generatöre ve 10,5 metrelik bir pervane çapına sahiptir. Modern bir Rüzgar türbini 43 metrelik bir pervane çapına ve 600 kW gücünde bir generatöre ulaşmaktadır. Yılda 1 ile 2 milyon kW/saat enerji üretmektedir. Bu da Avrupa’da 300 ile 500 konutun yıllık elektrik tüketimine eşit bulunmaktadır. Son nesil Rüzgar türbinlerinin 1.000 – 1.500 kW generatörü ve 50 – 60 metrelik pervane çapı bulunmaktadır. Galler’in Carno bölgesinde bulunan, Avrupa’nın geniş Rüzgar türbini parkı, 20.000 konutun ihtiyacına eşit bir enerji üretmektedir.
Avrupa’da 1997 itibariyle, 3.000 MW’dan fazla Rüzgar enerjisi, beş milyon kadar kişinin elektrik ihtiyacını karşılayacak şekilde devrede bulunmaktadır. (windpower.dk – Danish Wind Industry Association)
Rüzgar enerjisi, Rüzgarı oluşturan hava akımının sahip olduğu hareket (kinetik enerjisidir. Bu enerjinin bir bölümü yararlı olan mekanik veya elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Rüzgarın gücünden yararlanılmaya başlanması çok eski dönemlere dayanır. Rüzgar gücünden ilk yararlanma şekli olarak yelkenli gemiler ve yel değirmenleri gösterilebilir. Daha sonra tahıl öğütme, su pompalama, ağaç kesme işleri için de Rüzgar gücünden yararlanılmıştır. Günümüzde daha çok elektrik üretmek amacıyla kullanılmaktadır.
Fosil, nükleer ve diğer yöntemlerde atmosfere zararlı gazlar salınmakta, bu gazlar havayı ve suyu kirletmektedir. Rüzgardan enerji elde edilmesi sırasında ise bu zararlı gazların hiçbiri atmosfere salınmaz, dolayısıyla Rüzgar enerjisi temiz bir enerjidir, yarattığı tek kirlilik gürültüdür. Pervanelerin dönerken çıkardığı sesler günümüzde büyük ölçüde azaltılmıştır.