Aerostat ile bütünleşik rüzgar türbininin irtifa ve rüzgar hızına göre verim analizlerinin yapılması
The analysis of wind turbine performance depending on the wind speed and its height by using aerostat system
Yazar: CEMAL IŞILAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İSMAİL SERKAN ÜNCÜ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Dünyada ve ülkemizde, yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan rüzgar enerjisinden elektrik enerjisinin elde edilmesi gün geçtikçe artmaktadır. Rüzgar türbinlerinden yeterli bir verim elde edilebilmek için belirli yükseklikte rüzgar hızlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Rüzgar türbinlerinin göbek yüksekliğinin artması ile elde edilen enerji artarken kulenin yüksek olması, rüzgar türbini üretimlerindeki maliyeti arttırmaktadır. Rüzgar türbinlerinin kurulumlarında ise oldukça zorlu bir sürece neden olmaktadır. Hellman bağıntısı kullanılarak aynı konumda ve belirli bir yükseklikte ölçülen rüzgar hızının istenilen yükseklikteki hız değeri hesaplanabilir. Bu bağıntıdan faydalanarak belli bir yükseklikte, rüzgar türbininden elde edilen elektrik enerjisi, daha yüksek bir noktada ve daha küçük ölçekli bir rüzgar türbininden elde edilebilir. Rüzgar hızı ölçümü için yapılan Ravinsonde Rasatları, ölçüm direkleri gibi ölçme sistemleri ve Weibull dağılımı gibi tahmin metotları bulunmaktadır. Bu metotlarda rüzgar hızı, sıcaklık ve yükseklik gibi parametreler incelenir.
Bu çalışmada, rüzgar türbinlerine yenilikçi bir yaklaşım modeli ile kademeli olarak 60 m irtifaya kadar çıkabilen platform stabilizasyonu sistemine sahip bir aerostat sistemi ile gerçek zamanlı rüzgar türbini performans analizi deneyi gerçekleştirilmiştir. Rüzgar türbininin maksimum performansını göstermesi için belli bir yükseklikte ve rüzgar yönünde sabit kalması gerekmektedir. Özellikle yüksek irtifalarda ve kuvvetli rüzgara karşı dengeleme yapan platform stabilizasyonu, rüzgar türbininin yatay eksende tutulmasını sağlayarak değişken rüzgar almasını engellemektedir. Bu durum, aerostat sistemi ile rüzgar türbini performans deneylerini yapabilmek için ortam hazırlamıştır. Geliştirilen sistemden elde edilen elektrik enerjisi verileri,  gerçek zamanlı olarak izlenebilmektedir. Bu performans analizinde,  rüzgar hızı ve elde edilen enerji arasındaki ilişki incelenmiştir.

Abstract:
Renewable energy sources like producing electric energy from wind energy has been becoming increasingly widespread nowadays. In this energy conversion, traditional wind turbines are mostly used. In this energy conversion, traditional wind turbines are mostly used. Wind turbines require the enough wind speeds at a certain height to achieve sufficient efficiency. The energy obtained by the increase of the hub height of the wind turbines increases, on the other hand, the higher the wind turbine increases the cost of the wind turbine manufacture and make difficult the setup. Using the Hellman equation, the wind velocity measured at a certain height in the same position is calculated at the desired height. Thus, the electric energy obtained from the wind turbine at a certain height can be obtained from a smaller scale wind turbine at a higher point. There are some methods in the literature such as Ravinsonde Observations for the measurement of wind speed, measurement pole systems and Weibull distribution. Parameters such as wind speed, temperature and altitude are examined in these methods.
In this study, a real-time wind turbine performance analysis is performed with an aerostat system mounted a platform stabilization system that is capable of gradually reaching an altitude of 60 m. In order for the wind turbine to exhibit its maximum performance, it must remain constant at a certain height and in the direction of the wind. Especially at high altitudes, the platform stabilization system balancing against strong winds keeps the wind turbine in horizontal position and prevents variable winds. An environment has been prepared to perform performance analysis of the wind turbine with the aerostat system. The parametric values of the electric energy obtained in this proposed system are monitored in real time.