Kule etkisi ve rüzgar kayma değişimlerinin enerji üretimi,rüzgar hızı ve rüzgar gücü karakteristikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of tower shadow disturbance and wind shear variations effects on energy production wind speed and power characteristics
Yazar: TUĞÇE ÇETİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM EMEKSİZ
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son zamanlarda fosil kökenli enerji kaynaklarının azalması, temiz olmaması,
kullanıldığında doğaya ve canlılara zarar vermesi gibi sebeplerden dolayı yenilenebilir
enerji kaynaklarının önemi ve kullanım miktarı artırmıştır. Rüzgar enerjisi de
yenilenebilir enerji kaynakları sınıfına dahil, az maliyetli, kullanışlı, potansiyeli yüksek
ve temiz kaynaklardan birisidir. Böylesine verimli bir kaynaktan doğru şekilde
yararlanabilmek için rüzgar türbini kurulacak olan bölgenin doğru şekilde analiz edilmesi
ve rüzgar türbin güç üretimine etkisi olan parametrelerin değerlendirilmesi
gerekmektedir. Rüzgar kayması ve kule etkisi, rüzgar türbininden elde edilen gücü ve
elektrik enerjisi üretimini etkileyen parametrelerdendir. Bu çalışma, kule etkisi ve rüzgar
kayması değişimlerinin enerji üretimi üzerindeki etkilerini sunmaktadır. Bunlar rüzgar
karakteristiklerinin belirlenmesinde önemli rol oynayan parametrelerdir. Yapılan
çalışmada rüzgar verilerini elde etmek için Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi
kampüsünde yer alan ölçüm istasyonundan yararlanılmıştır. Rüzgar karakteristikleri
kampüste yer alan referans bölge için belirlenmiştir. Analizler dört farklı senaryo
kurularak gerçekleştirilmiştir. Kule etkisi, rüzgar kayması ve bozuk rüzgar hızı elde
edilmiş ve bunlara göre türbin gücü ve enerji kayıpları hesaplanmıştır. Literatürde yapılan
çalışmalarından farklı olarak, kanat-kule arasındaki mesafesinin rüzgar enerjisi üretimi
üzerindeki etkisi detaylı olarak incelenmiş ve oluşturulan her bir senaryoya göre farklı
farklı analiz edilmiştir. Analizler bozuk rüzgar hızının oluşmasında kule etkisinin rüzgar
kaymasından daha baskın olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Recently, the importance of renewable energy sources and the amount of use has
increased due to the reasons such as reduction of fossil-based energy sources, lack of
clean and damage to nature and living beings when used. Wind energy is also one of the
sources of renewable energy resources which is low-cost, useful, high-potential and clean
sources. In order to make the right use of such an efficient source, it is necessary to
correctly analyze for the region which the wind turbine will be installed and to correctly
evaluate the parameters that effect the wind turbine power generation. Wind shear and
tower shadow effects are the parameters that affect electrical energy production and the
power obtained from the wind turbine. This study presents effects of tower shadow
disturbance and wind shear variations on energy production. These are very important
parameters to determine wind characteristics. The measurement station was established
to obtain wind data in Tokat Gaziosmanpasa University Campus. Wind characteristics
were determined for reference location in campus. Analysis were performed with created
four different scenarios. Tower shadow, wind shear and disturbed wind speeds and energy
loses were calculated. Also new two equation were created to determine the turbine power
of AIR-X 400 W wind turbine that was selected as reference. Unlike previous literature
studies, the effect of x distance of blade origin from the tower midline was investigated
in tower shadow instead of the effect of wind shear coefficient. Analysis showed that x is
the most effective parameter on tower shadow disturbance and tower shadow disturbance
is more dominant than wind shear. More over, this study showed that considering the x
distance in calculating the tower shadow disturbance had more successful results in
determining the disturbed windspeeds and energy losses.