Rüzgar Türbin Buzlanması Güç Üretimini %80 Düşürüyor
Iowas Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, rüzgar türbin kanatlarında nasıl ve nerede buzlanma olduğunu bulmak için bir saha araştırması yaptılar. Yapılan bu araştırmaya göre rüzgar türbin buzlanması, güç üretimini %80’ne kadar düşürüyor. Ayrıca bu saha araştırması, araştırmacıların deneysel bulgularını, teorilerini ve tahminlerini de doğruladı.
Rüzgar türbin kanatları soğuk ve nemli şartlarda dönerek, neredeyse bir insan ayağı kalınlığında buz toplayabilir. Bu durum da kanat aerodinamiğini olumsuz etkiler ve tüm türbinin dengesini bozar. Hui Hu tarafından yönetilen saha araştırmasına göre bu etki türbinlerin elektrik üretimini %80’ne kadar düşürmektedir.
Hu, türbin kanatlarından meydana gelen buzlanma üzerinde 10 yıldır çalışıyor. ISU Buzlanma Araştırma Tüneli‘nde deneylerde gerçekleştiren Hu: “Aklımızda hep soru işaretleri vardı. Acaba laboratuvarda yaptığımız araştırmaları sahada da uygulasak sonuç nasıl olurdu? Hali hazırda kullanılan aktif sahada bulunan bir rüzgar türbini üzerinde sonuç ne olurdu?” diye belirtiyor.
Saha Araştırması
Hu, kış şartlarında rüzgar santrallerinde neler olduğunu gözlemlemek istedi. Bu bağlamda birkaç yıl önce saha araştırmasını organize etmeye başladı. Fakat bu beklediğinden çok daha karmaşıktı. Hatta eyaletin elektrik ihtiyacının %40’nı karşılayan 5100 rüzgar türbininin bulunduğu Iowa bölgesinde bile Hu rüzgar türbinlerine erişemiyordu. Çünkü enerji şirketleri genellikle rüzgar türbinlerinin performans verilerini halka açmak istemiyordu.
Hu, daha sonra bağlantılarını kullanarak Çinli rüzgar çiftliklerinin işbirliği yapıp yapmayacaklarını sordu. Doğu Çin’de yer alan 34 türbin ve 50 MW’lık rüzgar çiftliği işletmecileri saha çalışmasını Ocak 2019 yılında kabul etti. Hu, birçok rüzgar türbinin 1,5 MW elektrik ürettiğini ve bunun ABD’deki aktif türbinler ile benzerlik gösterdiğini söyledi.
Rüzgar çiftliği araştırmacıları Doğu Çin Denizi’ne yakın bir bölgede çalıştılar. Hu’ya göre orda ki rüzgar türbinlerinin buzlanma şartları daha çok Teksas’daki şartlara benziyordu. Iowa’daki rüzgar çiftlikleri, Teksas’a kış geldiğinde daha soğuk, kuru kış şartlarına maruz kalmaktaydı. Yani rüzgar çiftliği daha çok neme maruz kalmaktaydı.
Rüzgar Türbin Buzlanması Ölçümü
Çalışmanın bir parçası olarak, araştırmacılar dronelar kullanarak 50 metre yükseklikte bulunan ve 30 saat buzlu kış şartlarına maruz kalan rüzgar türbin kanatlarının fotoğraflarını çektiler.
Fotoğraflar, buzun nerede ve nasıl toplandığı ile ilgili detaylı ölçüm ve analizlere olanak sağladı. Hu, fotoğrafların ayrıca araştırmacılara doğal buzlanma ile laboratuvar buzlanması arasındaki farkın kıyaslanmasına ve laboratuvar ortamında yapılan deney ve bulgularında doğrulanmasına olanak sağladığını belirtti.
Fotoğraflar, buzun tüm kanat üzerinde birikirken, 0,3 metre kalınlığında daha fazla buzun da kanatların dış tarafında biriktiğini gösterdi. Araştırmacılar, türbinlerin veri toplama sistemleri ile buzlanma altında ve buzlanma olamadan üretilen güç değerlerini kıyasladılar.
Araştırmacılar buzlanmanın güç üretiminde çok büyük etkisinin olduğunu tespit ettiler. Öyle ki, yüksek rüzgar hızına rağmen, buzlu rüzgar türbinlerinin çok yavaş döndüğünü ve hatta buzlanma durumlarında kapatıldığını tespit ettiler. Bu durumunda %80’ne kadar bir güç üretim kaybına neden olduğunu hesapladılar.
Bu durum da araştırmacıların, buzlanmaya neden olmayacak yeni rüzgar kanat modelleri veya yeni rüzgar türbin konseptleri üzerinde çalışmaları gerektiğini göstermektedir. Daha verimli rüzgar türbinleri demek daha yüksek yenilenebilir enerji entegrasyonu demektir.
Kaynak: Linyue Gao, Tao Tao, Yongqian Liu and Hui Hu.7 December 2020. “A field study of ice accretion and its effects on the power production of utility-scale wind turbines“.Renewable Energy. | Bağlantı
