Site tarzı binalarda küçük güçlü rüzgar türbini uygulaması
Small wind turbine application on high-rise buildings
Yazar: GENCAL YILDIZ
Danışman: DOÇ. DR. ASLAN İNAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Dünyada elektrik enerjisi talebi her yıl artmaktadır. İnsanoğlu, bu talebi günümüze kadar genellikle fosil yakıtlar ile karşılamıştır. Ancak fosil yakıtlar hem sonsuz değildir hem de  çevreyi  kirletmektedir.  Bu  bağlamda  insanlık,  yakın  geçmişte  yeni  elektrik  enerjisi  kaynağı arayışına girmiş ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmiştir. Genel olarak bahsetmek gerekirse; yenilenebilir enerji kaynaklarının çevreye minimum 
düzeyde negatif etkisi vardır, sonsuzdur ve yakıt maliyetleri yoktur. Diğer yandan; bu tip enerji kaynaklarına bağlı tesislerin ilk yatırım maliyetleri yüksektir, verimleri düşüktür ve bu tip kaynakların süreklilikleri yoktur. Bu kaynaklar; rüzgar, güneş, biyokütle enerjisi, jeotermal enerji vb. olarak sayılabilir. Rüzgar, hem insanlığın geçmişte farklı amaçlar için de kullanıp aşina olduğu bir kaynaktır hem de elektrik enerjisi üretiminde yenilenebilir enerji kaynakları içinde en ekonomik olanıdır. Tüm bu sebeplerle rüzgar enerjisinden elektrik  enerjisi  üretimi  tesislerinin  kurulu  gücü,  özellikle  büyük  çaplı  enerji  üretim tesisleri için konuşursak, son yıllarda ciddi bir artış göstermiştir. Son yıllarda rüzgar türbini fiyatlarının düşmesi ve devlet teşvikleri ile küçük güçlü rüzgar türbinleri  bireysel  kullanıcılar  için  karşılanabilir  olmuştur.  Bireysel kullanıcılar,  eğer bölgede  rüzgar  hızı  iyi  seviyedeyse,  kendi  küçük  rüzgar  türbinlerini  kullanarak  kişisel elektrik  ihtiyacını  karşılayabilmektedir  ve  bu  sistemler  devlet  teşvikleriyle  ekonomik olabilmektedir.  Bu sistemlerinin  devletler  açısından  da  artıları  vardır  ki  bu  yüzden teşvikler verilmektedir. İlgili rüzgar türbini sistemleri dağıtık üretim sistemleri içerisinde değerlendirilebilir  ve  bu  sistemlerin  avantajlarına  haizdir.  Örneğin;  dağıtık  üretim sistemlerinde  üretim,  tüketimin  olduğu  yerde  yapıldığından  dolayı  iletim  ve  dağıtım hatlarında oluşan kayıplar minimuma iner. Devlet, uzak bölgelere iletim ve dağıtım hattı 
yatırımı  maliyetinden  tasarruf  edebilir.  Ayrıca,  elektrik  enerjisi  kaynağı  olarak  dışa bağımlı ülkeler için yenilenebilir enerji kaynakları bedava bir çözüm olması hasebiyle çok değerlidir. Bu  tezde,  Türkiye'deki şehirlerde  bulunan  düz  çatılı  yüksek yapıların  çatılarına  küçük güçlü  rüzgar  türbini  konularak  bu  yapıların  elektrik  ihtiyacının  karşılanması araştırılmıştır.  Düşen  rüzgar  türbini  fiyatlarına  ek  olarak,  ilgili  sistemler  için  devlet teşviklerinden de yararlanılabilir. Ayrıca, rüzgar hızı yükseklikle artmaktadır ve rüzgar hızının artmasıyla da üretilen elektrik enerjisi artmaktadır. Bu bağlamda, yüksek yapıların çatılarının  kullanımı  sistem  için  bir  avantajdır  ki  bu  sayede  herhangi  bir  ekstra  alan masrafına da gerek yoktur. Tüm avantajlarının yanında bu sistemlerin bazı dezavantajları da  vardır.  Bunlar;  rüzgar  türbinine  negatif  etkisi  olan  rüzgar  türbülansı,  görüntü  ve gürültü  kirliliği  olarak  sayılabilir.  Bu  dezavantajlar  irdelenmiş  ve  bazı  çözümler önerilmiştir. Son olarak, WAsP yazılımı kullanılarak bir vaka analizi yapılmıştır.

Abstract:
Electrical  energy  demand  is  steadily  increasing  every  year  in  the  world.  Generally, humankind supplied this demand with fossil fuels till these days. However, fossil fuels are not infinite and they are polluting the environment. In this regard, humanity started to search new electrical energy sources and tended to use renewable energy resources at the recent past. Generally speaking, renewable energy resources have minimum negative effect on the environment, they are infinite and they have not fuel cost. On the other hand, their generation  system's  initial  investment  cost  is high,  efficiency is  low  and  this  kind  of resources are not stable. These resources can be listed as; wind, solar, biomass energy, geothermal energy etc. Wind is both most known renewable energy resource which is used by humanity for other purposes in the past too and most economic one. Since all 
these reasons, installed power of wind energy systems are significantly increasing of late years especially if we speak of large-scale energy generation plants.  Small  wind  turbines  became  affordable  for  individual  consumers  since  small  wind turbine prices are going down and governmental incentives are increasing about these 
systems in recent years. Individual consumers can supply their electricity demand via using small wind turbines if wind speed is well in the area that their own small wind turbine installed in and systems can be economic with governmental incentives. These systems  have  some  advantages  for  states  too  and  because  of  these  advantages, incentives  are  given.  Related  wind  turbine  systems  can  be  evaluated  as  distributed 
generation  systems  and  they  have  this  type  of  systems'  advantages.  For  example, transmission and distribution line losses are minimum because in distributed generation systems, electricity is generated where the consumption is. State can save money due to be freed investment cost of transmission and distribution lines to remote areas. Also, if the state is dependent to import of electrical energy resources, renewable energy 
resources are very valuable because it is free. In this thesis, to supply of high-rise buildings' electrical energy demand with small wind turbines where are on top of these buildings' flat roofs had been investigated in cities of Turkey. In addition to sagging of wind turbine prices, related systems can be benefited from governmental incentives. Also, wind speed increases with height and if wind speed increases, generated electricity via wind turbines increases. In this context, usage of tall buildings' roofs is an advantage for these systems and because of this usage, there is no extra  area  cost.  Nevertheless,  these  systems  have  some  disadvantages  too  like turbulence  of  wind  which  has  negative  effect  on  wind  turbines,  noise  and  visual pollution problems etc. These disadvantages had been examined and proposed some solutions. Finally, a case study had been made via using WAsP software.