Rüzgâr çiftliği

Rüzgar tarlası veya rüzgar çiftliği, elektrik üretimi için kullanılan ve aynı yerde bulunan rüzgar türbinleri grubudur. Özel türbinler orta gerilim (genellikle 34,5 kW) güç sistemine ve ağ şebekesine bağlanır. Elektrik şebekesinin orta gerilimdeki elektrik akımını bir transformatör yardımıyla yüksek gerilim iletim hattına bağlar.
İspanya, Danimarka ve Almanya Avrupa'nın önde gelen rüzgar enerji üreticileridir. Büyük rüzgar tarlası, birkaç düzineden yüzlerde özel rüzgar türbinlerine kadar çok sayıda türbin içerir. Bunlar yüzlerce kilometrekare alanı kaplar. Türbinlerin arasındaki toprak tarım ve diğer amaçlar için kullanılabilir. Rüzgar tarlası, okyanusdan veya denizden esen güçlü rüzgarların sağladığı avantajdan dolayı açık alanlara yapılır.
Dünyadaki ilk rüzgar tarlası, Aralık 1980'de, Amerika Birleşik Devletleri, New Hampshire eyaletinin güneyindeki Çatallı dağında her biri 30 KW olan 20 rüzgar türbininden yapıldı.
Teksas'taki Roscoe rüzgar tarlası 780 MW'lık gücüyle şu an için dünyanın en büyük rüzgar tarlasıdır.
Yer Planı
Rüzgar Güç Yoğunluğu (RGY) olarak adlandırılan bir nicelik, rüzgar enerji gelişimindeki konumları seçmek için kullanılır. RGY, belirli bir yerdeki rüzgarın etkin kuvvetinin hesabıyla ilgilidir. Genellikle bir zaman periyodundaki toprak seviyesinin üstündeki yüksekliği ifade eden terimdir. Hesaba hız ve kütle olarak alınır. Renk kodlu haritalar, belirli bir alan tanımlama için hazırlanır. Örneğin, "50 metredeki Ortalama Yıllık Güç Yoğunluğu." Yukarıdaki hesabın sonuçları Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı tarafından geliştirilen içerikte kullanılır ve "NREL CLASS" olarak ifade edilir. Daha büyük RGY hesabı sınıf tarafından daha yüksekte orantılanır.
Rüzgar tarlasının yeri, zengin doğal yaşam alanı veya yol yapımına uygun yerler gibi çevresel hassasiyetli veya kıymetli olduğunda dolayı daha fazla tartışmaya neden olabilir. Bu alanlar gürültü endişesi ve herhangi bir aksilik olabileceğinden dolayı yerleşim yerleri dışında yapılır.
Rüzgar hızı
Genel bir kural olarak, eğer rüzgar hızı 16 km/s (veya 4,5 m/sn) veya daha büyükse rüzgar generatörleri pratiktir. Yıl boyunca ani esmenin en az olasılıklı yer ideal olarak kabul edilir. Türbin yeri için önemli bir faktör de yerel demant veya elektrik iletim hattının kapasitesidir.
Alanlar genellikle rüzgar atlasına göre belirlenir ve rüzgar ölçümleriyle doğrulanmıştır. Meteorolojiksel rüzgar verisi, büyük çaplı rüzgar güç projesinin konumunu belirlemek için tek başına genellikle yeterli değildir. Yerin rüzgar hızı ve yönü ile ilgili veriyi toplama, bölgenin potansiyelini tanımlamak için çok önemlidir. Yerel rüzgarlar çoğunlukla bir yıl veya daha fazlası için takip edilir ve rüzgar generatörleri kurulmadan önce ayrıntılı rüzgar haritaları çıkartılır.
Yükseklik
Alçak basınç etkisinden dolayı yükseklerde rüzgar daha hızlı eser. Yükseklikteki hız artışı, yüzeye yakınında daha tesirlidir. Arazi, yüzey engebeliği ve ağaç ve yapılar gibi rüzgarı engelleyen şeyler tarafından etkilenir.
Rüzgar park etkisi
"Rüzgar park etkisi", türbinler arasındaki karşılıklı engelden dolayı çıkış kaybını ifade eder. Rüzgar tarlaları birçok türbinden oluşur ve her biri rüzgar enerjisinin birazını yutar. Alan elverişli olduğunda, kayıpları en aza indirmek için türbinler, kuvvetli rüzgarda rotor çapının beşte üçü kadar bir boşlukla dik şekilde, rüzgar kuvvetinin yönünde ise rotor çapının onda beşi kadar açıklıkla yerleştirilir. Kayıt toplam kurulu gücün %2'si kadar olabilir.
Büyük rüzgar parkında, her bir rotor arasındaki etkinin "multifractal" olduğundan dolayı, türbinlerin Kolmogorov düzensizliğindeki davranışta önemli derecede sapma görülür.
Çevresel ve Estetik Etkiler
Rüzgar gücünün çevresel etkileri ile geleneksel enerji kaynaklarının çevresel etkilerini karşılaştırma göreceli olarak benzerdir. Rüzgar gücü, fosil yakıt güç kaynakları gibi yakıt tüketmez ve hava kirliliği yapmaz.
Kuş ve yarasa tehlikesi birçok bölgede endişeye sebep olmaktadır. Bazı kuşlar, insanların temiz olmayan güç kaynaklarını kullanmalarından dolayı neden olduğu kuş ölümleriyle, rüzgar türbinlerinden dolayı ölenler karşılaştırıldığında, ikincisinin çok az bir etkisi vardır. Rüzgar tarlalarının yeri ile ilgili anlaşmazlık çok büyük sorundur.
Estetik etkiler de bazı alanlarda sorun teşkil ediyor.
Güç şebekesindeki etki
Uygun ölçekli rüzgar tarlaları, iletim hatlarına enerji dönüşümü yapılarak aktarılmalıdır. Rüzgar tarla geliştiricisi, teknik standartları karşılaması için rüzgar tarlasına ek teçhizat veya kumanda sistemlerini kurmakla yükümlü hale getirilmelidir. Rüzgar tarlası kuran şirket veya kişi üretilen gücü iletim hatları vasıtasıyla satabilmelidir.
Türleri
Karada
Karadaki (onshore) türbinler tepe veya dağlı bölgelerde, genellikle hahilden üç veya daha fazla kilometre uzaklıkta sırtlarda kurulur. Bu, bir sırttaki rüzgar ivmesi olarak oluşabilecep yersel (topoğrafik) hızlanmayı kullanmak için yapılır. Bu yolla kazanılan ek rüzgar hızı üretilen enerjide önemli miktarda fark oluşturur. Daha fazla eklenti, türbinlerin yerlerini genişletilmesine değecek kadar olmalıdır. Çünkü 30 m.'lik bir fark bazen çıkışta iki kat olarak yansır.
Sahilde
Sahildeki (nearshore) türbinler sahil hattının üç kilometre içinde veya sahilden on kilometre içeride suda yapılır. Bu alanlar türbin inşası için iyi sahalardır. Çünkü kara ve denizin ısı farklılıklarından dolayı rüzgarın gücünden daha iyi faydalanılır. Bu bölgelerdeki rüzgar hızları, esme yönüne bağlı olarak, hem karadakinin hem de denizdeki rüzprevailingın karakteristik özelliklerini taşır.
Denizde
Denizdeki (offshore) rüzgar üretim bölgeleri genellikle karadan on veya daha fazla kilometre uzaktadır. Denizdeki rüzgar türbinleri karadakilerden daha az sıkıntılıdır. Çünkü suyun yüzey pürüzsüzlüğü karadakinden daha fazladır (özellikle derin sularda). Ortalama rüzgar hızı genellikle açık sularda oldukça fazladır. Kapasite faktörleri karadakinden ve sahildekinden daha büyüktür.
Büyük rüzgar türbin parçalarını (kuleler, motor yerleri (nacelles) ve kanatlar (blades)) taşıma, karadakine nazaran daha kolaydır. Çünkü gemiler ve mavnalar, bu türlü devasa parçaları, kamyon/TIR veya trenden daha kolay taşır. Karada büyük yük taşıtları otoyol virajlarında, türbinin maksimum uzunluğu yolun bu kısmı dikkate alınarak üretilmelidir. Fakat açık denizde böyle bir sorun yoktur.
Denizdeki rüzgar türbinleri, yapı itibarıyla muhtemelen en büyük ebatta kalacaklardır. Türbin tarlaları denizde türbinden oluşabilir.
Zemin etütlü, temel altyapı kule teknolojileri
Kıtasal sığ alanlarda, su 40 m.'den daha derin değildir. 4. Kategori veya daha büyük fırtınalar hariç bu alanlar rüzgarlıdır. Zemin etütlü türbinler şu an kurulum için idealdir.
Su altı, yüzen türbin teknolojileri
Yeni su altı, yüzen türbin teknolojileri henüz yeni yeni yaygınlaşmaya başladı. İlk büyük kapasiteli yüzen rüzgar türbini, 2,3 MW'lık, 120 m. yüksekliğinde kuleye sahip, 220 metre su altında yapısı olan Kuzey Denizi açıklarında, Norveç, Stavanger'dedir. 2 yıllığına test edilecek. Unite 2009'un yazında inşa edildi ve 2009 Kasım ayında faaliyete geçti.
Havada
Uçan rüzgar türbinleri kule masraflarından muaftır ve yüksek hızlarda, yüksek irtifada uçabilirler. Çoğu sistemler ticari amaçlı değildir.