Günümüzde ülkelerin gelişmelerini sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaçları hiç olmadığı kadar artmış durumda.
Diğer yandan, gerek duyulan enerjiyi üretirken doğal sistemlerin korunması da kritik önemde. 1990’lardan itibaren çevreye duyarlı enerji üretimi ülkelerin ve uluslararası kurum ve örgütlerin gündeminde daha fazla yer etmeye başladı ve çevre bilincinin artmasıyla yenilenebilir enerji çok daha fazla önem kazandı. Günümüzde rüzgâr enerjisi, en hızlı yaygınlaşan yenilenebilir enerji kaynaklarından biri konumunda. Peki rüzgâr enerjisi nedir?
Güneş ışınlarının geliş açısı nedeniyle Dünya’nın yüzeyi her yerde eşit şekilde ısınmaz. Bu durum sıcaklık ve basınç farklarına yol açar. Hava yüksek basınçlı alanlardan alçak basınçlı alanlara doğru hareket eder ve böylece rüzgâr oluşur. Yani rüzgâr, basınç farklarının neden olduğu bir hava akımıdır.
Rüzgâr enerjisi, atmosferdeki hava akımlarının kinetik enerjisinin rüzgâr türbinleri kullanılarak elektrik enerjisine çevrilmesiyle elde edilir. Temiz, yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi gibi doğadan gelen ve tükenmeyen bir kaynak olması nedeniyle rüzgâr enerjisinin enerji ihtiyacımızı karşılamadaki payı hızla artıyor.
Modern rüzgâr türbinleri, rüzgârın kinetik enerjisini önce dönme kinetik enerjisine, ardından elektrik enerjisine çevirir. Bu türbinler genellikle üç kanatlı olup yatay eksende dönecek şekilde tasarlanmıştır yani dönme eksenleri rüzgâr yönüne paraleldir. Kanatları ise rüzgâra dik konumlanır.
Bu tür türbinler, rüzgârın önden gelerek kanatlarla etkileşime geçtiği ileri (önden) rüzgârlı tasarıma sahiptir. Kanatlar, hafif ve dayanıklı malzemelerden üretilir. Türbinlerin kanat çapları 100 metre veya daha büyük olabilir. Rüzgâr türbinlerinin kule yükseklikleri ise 60 ile 100 metre arasında değişebilir hatta bazıları 100 metrenin üzerine çıkabilir. Modern rüzgâr türbinleri, genellikle yerden yüksekliği 100 metre ya da daha yüksek direkler üzerine yerleştirilir. Bu yükseklikler, daha güçlü ve sabit rüzgarları yakalamak için tercih edilir.
Rüzgâr türbinlerinin çalışma prensibi, rüzgârın kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmektir. Rüzgâr türbinleri, rüzgârın kinetik enerjisini önce dönme kinetik enerjisine, ardından elektrik enerjisine çevirir. Dönen rotorlar (*) ise dönme kinetik enerjisini jenaratöre iletir.
Rüzgâr türbinleri, temelde kanatlar, jeneratör, kule, anemometre (rüzgâr hızı ölçer), rotor ve dişli kutusu gibi ana bileşenlerden oluşur. Rüzgârın kanatları döndürmesiyle birlikte bu dönme hareketi jeneratöre iletilir ve jenaratör aracılığıyla elektrik enerjisi üretilir.
Burada sürtünme, türbinlerin verimliliğini ve dayanıklılığını etkileyen önemli bir faktördür. Yüksek sürtünme, türbinlerin enerji verimliliğini azaltabilir ve aynı zamanda mekanik parçaların hasar görmesine neden olabilir. Modern tasarımlarda, sürtünmeyi en aza indirmek için aerodinamik optimizasyonlar ve yüksek kaliteli malzemeler kullanılır. Modern ve etkili açık deniz (offshore) uygulamaları buna örnek verilebilir. Açık denizdeki güçlü ve sabit rüzgârları yakalamak için kullanılan türbinler, daha büyük çaplı kanatları ve yüksek direkleri ile enerji üretimi açısından çok verimlidir. Bu açık deniz projeleri, enerji üretimini artırırken çevreye zarar vermeden sürdürülebilir bir enerji kaynağı sunar.
Fosil yakıt rezervlerinin azalması, iklim değişikliği tehdidi ve artan enerji talebi, temiz ve yenilenebilir kaynaklara olan ihtiyacı her zamankinden daha belirgin hâle getirdi. Çevre dostu bir yöntem olan rüzgârdan enerji üretimi, karbon salınımına yol açmadığından atmosfere zarar veren sera gazı salınımlarını azaltmada önemli bir rol oynayabilir. Rüzgâr enerjisi fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltarak enerji arzının daha güvenilir hâle gelmesine de katkı sağlıyor.
Dünyada rüzgâr enerjisi kullanımı giderek yaygınlaşıyor. Almanya, ABD ve Çin gibi ülkeler, enerji üretiminde rüzgârdan elde edilen enerjinin oranını hızla artırıyor. 2024 itibarıyla dünya genelindeki toplam rüzgâr enerjisi kapasitesi 1.000 GW’ı aşmış durumda. Bu kapasite, yüz binlerce hanenin yıllık elektrik ihtiyacını karşılayabilecek düzeyde.
Türkiye’de rüzgâr enerjisi
Türkiye, coğrafi konumu ve iklimi sayesinde rüzgâr enerjisi potansiyeli yüksek bir ülke. Ege, Marmara, Akdeniz ve İç Anadolu bölgeleri, yüksek rüzgâr hızları sayesinde bu alanda önemli avantajlara sahip. 2024 yılı itibarıyla Türkiye’nin toplam rüzgâr enerjisi kurulu gücü yaklaşık 12 GW seviyesine ulaşmış bulunuyor ve bu miktar, ülkemizin yıllık elektrik ihtiyacının %10’undan fazlasını karşılıyor.
Özellikle İzmir, Çanakkale, Balıkesir, Manisa gibi illerimiz, bulundukları kıyı bölgelerdeki güçlü ve sürekli rüzgârlar nedeniyle rüzgâr enerjisi üretiminde öne çıkıyor. Türkiye, 2030 yılına kadar rüzgâr enerjisi kapasitesini 20 GW’a çıkarmayı hedefliyor. Bu hedef hem enerji arzı güvenliğini artıracak hem de Türkiye’nin yenilenebilir enerji hedeflerine önemli katkı sağlayacak.
Avantajları ve dezavantajları
Rüzgâr enerjisi, çevre dostu bir enerji kaynağı olarak üretiminde karbon salınımına neden olmasa da bizzat türbinlerin üretiminde ve taşınma aşamalarında belirli bir karbon ayak izi bırakıyor. Bununla birlikte bu salınım, fosil yakıtlara kıyasla çok düşük olduğundan yenilenebilir enerji kaynaklarının çevresel avantajlarını gölgelemiyor. Yakıt maliyetinin bulunmaması rüzgâr enerjisini uzun vadeli bir ekonomik seçenek kılıyor. Ayrıca yerel enerji kaynaklarının kullanımı enerji bağımsızlığı için bir avantaj oluşturuyor. Bunun yanında rüzgâr türbinlerinin işletiminde asgari düzeyde bakım gerekiyor. Diğer taraftan rüzgâr enerjisinin bazı dezavantajları da bulunuyor. Örneğin kurulum maliyetleri yüksek olabiliyor ve rüzgâr sürekliliği garanti edilmediğinden enerji üretiminde dalgalanma riskinin göz önünde bulundurulması gerekiyor. Buna ek olarak rüzgâr türbinleri bazı durumlarda estetik kaygılara ve gürültü kirliliğine yol açabiliyor.
Rüzgâr enerjisi, temiz, sürdürülebilir ve çevre dostu olma özellikleriyle geleceğin enerji ihtiyacını karşılamak için iyi bir alternatif sunuyor. Karbon salınımını azaltarak iklim değişikliğiyle mücadeleye katkı sağlayan bu yenilenebilir enerji kaynağı, sürdürülebilir bir gelecek için anahtar bir çözüm olmaya aday.
(*) Rotor: Rüzgâr türbinlerinde rotor, türbinin kanatlarının bağlandığı ve rüzgâr enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürülmesini sağlayan döner bir bileşendir.
(Cansu Aydın, bilimgenc.tubitak.gov.tr)
Fotoğraf: kuban.rbc.ru
