Yüzer Rüzgar Çiftliklerini Yeşil Elektriğin Geleceği Haline Getirmek

2010 yılından bu yana rüzgar enerjisi, açık deniz rüzgarının ürettiği enerji miktarının her yıl yaklaşık %30 artmasıyla dünya çapında devamlı bir büyüme göstermiştir. Dünyanın dört bir yanındaki ülkelerin, artan talebi karşılamak ve emisyonları hızla azaltmak için yenilenebilir enerji arzını hızla artırması gerekmektedir. Bu zorunlu duruma rağmen açık deniz rüzgarı şu anda dünyadaki elektrik arzının %1’inden azını karşılamaktadır.

Rüzgar çiftlikleri inşa etmek için temel sığ su konumlarının çoğu geliştirilmektedir. Ancak dünya çapındaki kurulu kapasite grafiğine göre açık deniz rüzgarının potansiyeli hala büyük ölçüde kullanılmamış durumdadır.

Bu kullanılmayan potansiyelin nedeni, rüzgarın %80’inin kesintisiz olarak açık denizde yani deniz tabanına gömülü türbinlerin inşasının zor olduğu 60 metreden daha derin sularda esmesidir.

Çözüm, açık denizde yüzen rüzgar çiftlikleri olabilir. Peki, onları engelleyen nedir?

Yüzer Açık Deniz Rüzgarı

Bir avuç mevcut açık deniz rüzgar türbini (çoğunlukla deniz tabanının üzerindeki türbin direğine geçiş yapan büyük bir çelik boru şeklindeki yığın) sabit bir temel ile deniz tabanına bağlanmıştır. Sabit tabanlı türbinler olarak adlandırılan bu türbinler, 50 veya 60 metrelik su derinlikleriyle sınırlıdır.

Ancak İskoçya açıklarındaki Hywind ve Portekiz açıklarındaki Windfloat gibi son projeler, yüzer rüzgar türbinleri inşa etmenin mümkün olduğunu göstermektedir. Hywind çiftliğinde kullanılanlar gibi altı megawatt’lık tek bir türbin, 4.000 Birleşik Krallık evine güç sağlamak için yeterli elektriği üretebilir.

Ancak 2050 yılına kadar 9 milyarlık küresel bir nüfusa eşdeğer eve elektriği sağlamak için yaklaşık yarım milyon açık deniz rüzgar türbini (mevcut rakamda 100 kat artış) ve ayrıca gelecekteki enerji talebini karşılayacak elektriği sağlamak için de ekstra kapasite gerekmektedir.

Ne yazık ki, yüzer rüzgar çiftlikleri teknik olarak uygun olsa da ekonomik olarak uygun değiller. Açık denizde herhangi bir şey yapmak pahalıdır. Bir gigawatt’lık sabit tabanlı rüzgar çiftliği inşa etmek için, gerekli saha araştırmasını tamamlamanın maliyeti 15 milyon sterlin civarındadır. Çiftliğin kurulması ve devreye alınması için yaklaşık 650 milyon sterlin gerekli iken, devam eden işletme ve bakım maliyetleri için yılda yaklaşık 75 milyon sterlin gerekecektir. Yaklaşık 25 yıl sürebilecek ömrünün sonunda, hizmetten çıkarma için gerekli olan başka bir 300 milyon sterline daha ihtiyaç vardır.

Henüz tasarımlarının ve teknolojilerinin ilk günlerinde olan yüzen rüzgar çiftlikleri daha da pahalıdır. 2019’da denizaşırı rüzgar enerjisi dağıtımının fiyatı MWh elektrik başına 36 ile 45 sterlin arasında değişirken, mevcut yüzer rüzgar ihaleleri bu miktarın iki katından fazla fiyatlandırılmaktadır

Açık deniz yapıları çok büyüktür. Hywind’in altı megavatlık türbini 154 metre çapındadır. Her bir kanadı bir A380 uçak kanat açıklığıyla aynı uzunluktadır. Siemens Gamesa 10 megavat türbini 193 metre rotor çapına sahipken, ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı 15 megawatt referans türbini 240 metre çapa sahiptir. Bu ölçekte altyapının okyanusta inşa edilmesi, kurulması, işletilmesi, izlenmesi, sürdürülmesi ve hizmetten çıkarılması küçük bir iş değildir.

Enerji şirketleri denizden uzak yerde inşa etmelerine rağmen tek bir yüzer rüzgar türbini tek bir açık deniz petrol veya gaz teçhizatından çok daha az enerji üretmektedir. Çalışma ömrü boyunca, her iki yapının boyutuna bağlı olarak enerji miktarı 1.000 kat daha az olabilir. Dolayısıyla yenilenebilir kaynaklardan aynı enerji verimi için çok daha fazla altyapıya ihtiyaç vardır. Bir açık deniz rüzgar türbininin denizde bırakılması ve orada tutulması, açık deniz petrol veya gazdan enerji üretim maliyetini karşılamak için çok daha ucuz hale gelmelidir.

Yenilenebilir enerjiye geçişe yardımcı olmak için geleneksel açık deniz mühendisliğinden çok şey öğrenilebilir. Ancak, aynı şeyin daha fazlasını yaparak veya mevcut yöntem ve teknolojilerin verimliliğini keskinleştirerek gerekli maliyet azalımı sağlanamaz.

Teknik Çözümler

Bu nedenle, yüzer rüzgar çiftliklerini uygun maliyetli hale getirmek için büyük olasılıkla yeni teknolojiler gerekecektir. Örneğin, deniz tabanını araştırmaktan yüzen bir rüzgar türbini çalıştırmaya, denetlemeye ve bakımını yapmaya kadar açık deniz mühendislik faaliyetlerini kontrol etmek için robotları ve diğer otonom teknolojileri kullanmak, işçilerin riskini azaltabilir ve bu karmaşık sistemlerin daha verimli kontrolünü sağlayabilir.

Açık deniz rüzgar çiftliklerinin insanlar tarafından yapılan rutin denetimleri, bugün inşa edilmekte olan büyük gelişmeler için ve gelecekte planlananlar için kesinlikle pratik olmayacaktır. Yüzen bir rüzgar çiftliğinin tüm bölümlerine yerleştirilen akıllı sensörler, bunun yerine yapının nasıl ilerlediğini sürekli olarak değerlendirebilir.

Bilgisayarlara kendi başlarına karar vermeyi öğretmek için verileri kullanan makine öğrenimi, tasarım sırasında bize en verimli ankrajı söylemek için veya bir demirleme halatının çalışma sırasında arıza riski altında olup olmayacağını söylemek için kullanılabilir.

Makine öğrenimi halihazırda türbin kanatlarının konumlarını kontrol etmek, ürettikleri enerjiyi en üst düzeye çıkarmak veya şiddetli rüzgarlarda, fırtınalarda hasarı önlemek için hava durumu verilerini kullanabilir. Fiziği makine öğrenimi ile birleştiren yeni yöntemler, daha az veriyle güvenilir tahminlerde bulunabilir; ki bu, verilerin toplanmasının zor olabildiği açık denizlerde yararlıdır.

Birleşik Krallık hükümeti, iklim değişikliğiyle mücadele edebilecek türden teknolojik yenilikleri araştırmaya başladığında, açık deniz rüzgarı ilk uğrak limanı olmaktadır. Geleceğin teknolojisine yapılan yatırımlarla, yüzer rüzgar çiftlikleri ülkenin ve dünyanın yenilenebilir enerji kapasitesini güçlendirmeye yardımcı olabilir.

[Kaynak]

Rüzgar Enerjisi

Bilim insanları ve mühendisler elektrik üretmek için rüzgardan gelen enerjiyi kullanıyor. Rüzgar enerjisi veya rüzgar gücü, bir rüzgar türbini kullanılarak oluşturulur.

Rüzgar Santrali

Yenilenebilir enerji teknolojisi gelişmeye ve popülaritesini artırmaya devam ettikçe, bunun gibi rüzgar santralleri tepeler, tarlalar ve hatta okyanustaki açık denizler boyunca giderek daha yaygın bir manzara haline geldi.

Hareket eden her şey kinetik enerjiye sahiptir. Bilim insanları ve mühendisler elektrik üretmek için rüzgarın kinetik enerjisini kullanırlar. Rüzgar enerjisi, rüzgarın gücünü elektrik üretmek için yönlendiren rüzgar tribünleri ile elde edilir.

Rüzgar, bir rotora bağlı olan türbinin kanatlarına doğru hareket eder. Rotor daha sonra elektrik oluşturmak için bir jeneratör döndürür. İki tür rüzgar türbini vardır: Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri (YERT’ler) ve Dikey Eksenli Rüzgar Türbinleri (DERT’ler).

Genellikle uçak pervanesine benzeyen, iki veya üç kanatı olan YERT’ler en yaygın rüzgar türbini çeşididir. Kanatları doğrudan rüzgara bakacak şekilde konumlandırılmıştır. DERT’ler ise elektrikli mikserde kullanılan çırpıcılara benzeyen daha kısa ve daha geniş kavisli kanatlara sahiptir.

Küçük, bireysel rüzgar türbinleri, bir eve güç sağlamak için yeterli olan 100 kilowatt güç üretebilir. Küçük rüzgar türbinleri su pompalama istasyonları gibi yerler için de kullanılır. Biraz daha büyük rüzgar türbinleri, 80 metre (260 fit) yüksekliğindeki kulelerde bulunur ve yaklaşık 40 metre (130 fit) uzunluğunda rotor kanatlarına sahip durumdalardır.

Bu türbinler 1,8 megavat güç üretebilir. Daha büyük rüzgar türbinleri ise 240 metre (787 fit) yüksekliğindeki kulelerde bulunur ve 162 metreden (531 fit) daha uzun rotor kanatlarına sahiptir. Bu büyük türbinler 4,8 ila 9,5 megavat aralığında güç üretebilmekte.

Elektrik üretildikten sonra kullanılabilir, elektrik şebekesine bağlanabilir veya ileride kullanılmak üzere depolanabilir. Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı,   fazla elektriğin depolanmasında kullanılmasında Bataryalar veya Pompaj Depolamalı Hidroelektrik gibi teknolojileri geliştirmek ve iyileştirmek için Ulusal Laboratuvarlarla birlikte çalışıyor. General Electric gibi şirketler, rüzgar türbinleriyle birlikte bataryalar da kurarlar ve böylece elektrik rüzgar enerjisinden üretildikçe hemen depolanabilir.

ABD Jeoloji Araştırmaları Kurumu’na göre, Amerika Birleşik Devletleri’nde hem karada hem de açık denizde 57.000 rüzgar türbini bulunuyor. Rüzgar türbinleri, bağımsız bir şekilde kurulabilir veya rüzgar santrali olarak bilinen bölgede birlikte kümelenebilirler. Bir türbin tek bir evin enerji ihtiyacını karşılayacak kadar elektrik üretebilirken, bir rüzgar santrali binlerce eve yetecek elektrikten çok daha fazlasını üretebilir. Rüzgar santralleri genellikle doğal rüzgarlardan yararlanmak için bir dağın tepesinde veya rüzgarlı bir yerde bulunur.

Dünyanın en büyük açık deniz rüzgar santralin Walney Extension olarak adlandırılır. Bu rüzgar santrali, İngiltere’nin kuzeybatı kıyılarının yaklaşık 19 kilometre (11 mil) batısında İrlanda Denizi’nde yer almaktadır. Walney Extension’ın 149 kilometrekarelik (56 mil kare) büyük bir alanı kaplaması, San Francisco, Kaliforniya veya New York’taki Manhattan adasından daha büyük bir rüzgar santrali olmasına yol açmıştır. 87 tane rüzgar türbini ızgarasının 195 metre (640 fit) yüksekliğinde olması açık deniz rüzgar türbinlerini dünyanın en büyük rüzgar türbinlerinden biri haline getirmekte. Walney Extension, Birleşik Krallık’ta 600.000 eve elektrik sağlamak için yeterli olan 659 megavat güç üretme potansiyeline sahiptir.

[Kaynak]