Yaw ve Pitch Kontrollü Dişli Kutusuz 5kW Rüzgâr Türbini Üretilmesi Ve Verimliliği
Design and Efficiency of 5 kW Wind Turbine Without Gearbox, Controlled by Yaw and Pitch Drivers
Yazar: Yücel, Muzaffer; Özder, Serhat
Dergi: Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Vol. 4 No. 1, 2018
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Alternatif enerji,Rüzgâr Türbini,rüzgâr türbin otomasyonu,rüzgâr türbin verimliliği,yaw kontrolü,pitch kontrol ; alternative energy,wind turbine,wind turbine automation,wind turbine efficiency,yaw control,pitch control

Bu çalışma, 5 kWgücündeki rüzgâr türbinin yapılması, faaliyete geçirilmesi ve enerji çıkış verimliliğininölçülmesi üzerinedir. Yapılan santral sabit devirde dönmesi için ve yüksekhızlı rüzgârda kontrolün sağlanabilmesi, kanat açılarını rüzgâra karşıdeğişimini sağlayan, otomasyon sitemi ile donatılmıştır. Rüzgâra yönelmesi içindeyaw motor hareketini, rüzgâr yönü ölçüm verileri alınarak otomatik sistemkontrolü ile sağlanmıştır. Bu sistemde verimin arttırılmasına yönelik olarak dişlikutusu sistemi kullanılmamıştır. 200 rpm’de 5 kW enerji verebilen kendindentahrikli jeneratör tasarlanmıştır. Ayrıca türbinden çıkan enerji değerleriulusal şebekeye aktarılmıştır. Bunun için üretilen elektrik regüle devre ilefrekans ve gerilim değerleri düzenlenerek ulusal şebekede bulunan 220 V ve 50 Hzdeğerlerine getirilmiş, sonra şebekeye bağlanma işlemi gerçekleştirilmiştir. Yapılanrüzgâr türbininde jeneratör (alternatör), kanatlar, kule, ana şase sisteminintasarım yapılmıştır. Türbin rüzgârın uygun olduğu düşünülen yerde denemeleryapılmıştır. Bu denemeler sonucunda türbinin ortalama %28 civarında verimesahip olduğu gözlemlenmiştir. Bu tipte ve profesyonel tasarıma sahip olantürbinlerde verim % 30-35 civarındadır. Yapılan türbinin kurulduğu bölgederüzgârın düzenli olmadığı göz önüne alınırsa, bu verime ulaşmasından dolayıideal bir türbin olduğu düşünülmelidir. Yapılan çalışmanın amacı otomasyonsistemine sahip olan türbin tasarlanması ve türbinin doğal ortamdauygulamalarının yapılması ve veriminin belirlenmesidir. Türbinde kullanılanalternatör, tasarlanan kanatların gücüne uygun olarak tasarımı yapılıp imaledilmiştir. Kanatlar ise fiber yapı malzemesi kullanılarak vakum tekniği ilehava kabarcığı bırakılmadan yapılmıştır. Rüzgâr türbinlerinde titreşimi artırankısımlarından biride, türbin kanatlarının rüzgâra yönelmesini sağlayan kuyruksistemidir. Bu çalışmada kuyruk sistemi kullanılmamıştır. Bunun yerine kuleninrüzgâra karşı dik konumda olmasını sağlayan yaw motor kullanılmıştır. Rüzgâryön sensöründen alınan yön bilgisine göre yaw motoru kanatları rüzgâra karşıyönlendirmiştir.

This study is on the installation and operation of a 5-kW power windturbine and measurement of the energy output efficiency. To keep the powerplant rotating at fixed revolutions and to ensure control in high wind speeds,an automated system allowing the blade angles to change depending on the windwas installed. The yaw motor movement toward the wind direction was provided byautomatic system receiving data on wind direction measurements. There was nogear box system used to increase the efficiency of the system. A self-excitedgenerator providing 5 kW energy at 200 rpm was designed. Additionally, theenergy from the turbine was transferred to the national grid. For this, theelectricity produced had frequency and tension values set to the 220 V and 50 Hzfound on the national grid with a regulated circuit and was then transferred tothe grid. The generator (alternator), blades, tower and main chassis system ofthe wind turbine were designed. Trials of the turbine were completed inlocations where the wind was appropriate. At the end of these trials, it wasobserved that the turbine had 28% average efficiency. The efficiency of thistype of turbine with professional design is about 30-35%. Considering the windis not regular in the region, it should be considered as an ideal turbinebecause of this efficiency. The aim of the study was to design a turbine withautomation system and to operate the turbine in natural environments todetermine its efficiency. The alternator used in the turbine was designed andconstructed in accordance with the power of the designed blades. The blades weremade using fiber construction material without leaving air bubbles by vacuumtechnique. One of the components of the wind turbine that increases vibrationis the tail system allowing the turbine blades to turn towards the wind. Notail system was used in this study. Instead, a yaw motor was used ensuring thetower was perpendicular to the wind. The yaw motor oriented the blades againstthe wind based on directional information from the wind direction sensor.