Dergiler / Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi / 2020 / Cilt: 22 - Sayı: 64
Eşli Çalışan Düşey Eksenli Rüzgâr Türbinlerinin Yarı Karmaşık Bir Sahadaki Yıllık Enerji Üretiminin Değerlendirilmesi
- Sayfa
- 199–208
- DOI
- —
Özet
Bir alana rüzgâr türbinleri yerleştirmek için bir rüzgâr kaynağı değerlendirmesi (RKD) yapılması gerekmektedir. Bu değerlendirme, rüzgâr tarlasının yerleştirilmesi, boyutlandırılması ve tasarım detaylandırması için önemli girdiler sağlar. Sahanın doğru tespitine ek olarak, rüzgâr türbinlerini en verimli şekilde yerleştirmek de önemlidir. Bu konuda geliştirilen bir yazılıma gerekli veriler sağlandığında, yıllık enerji üretimi (YEÜ) hesaplamaları gerçekçi bir şekilde yapılabilmektedir. Fakat bu programlar yatay eksenli rüzgâr türbinleri (YERT) için tasarlanmıştır. Bu yazılım paketlerini kullanarak düşey eksenli rüzgâr türbinleri (DERT) üzerinde yapılmış bir çalışma bulunmamasına rağmen, sadece türbin güç eğrisi tanımlanarak YEÜ hesaplanması mümkündür. Eşli çalışan türbinlerde ise türbinlerin arkalarında bıraktıkları rüzgâr gölgeleri performansı etkilediğinden, türbinlerin toplam yıllık enerji üretimi rüzgâr geliş yönünün bir fonksiyonudur. Bu nedenle türbinlerin yıllık enerji üretimi yıl boyunca rüzgâr geliş yönünün değişimi göz önünde bulundurularak hesaplanmalıdır. Bu çalışmada, öncelikle ayrık çalışan iki DERT’in saha performansı incelenmiştir. Ayrıca etkileşim halinde eşli çalışan DERT'lerin bir rüzgâr tarlasına yerleştirilmesi ve YEÜ hesaplanabilmesi için bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntem kullanılarak yapılan analizlerde eşli çalışan türbinlerin, ayrık çalışanlara göre YEÜ bakımından %2’den %11’e kadar performans artışı gösterebileceği bulunmuştur.
Abstract
In order to site wind turbines in a field, it is necessary to do a wind resource assessment (WRA). This assessment provide important inputs for the placement, sizing and design detailing of the wind farm. In addition to the correct determination of the site, it is also critical to place the wind turbines in the most efficient way. When the necessary data are provided to a software developed for this subject, the annual energy production (AEP) calculations can be made realistically. However, these programs are designed for horizontal-axis wind turbines (HAWTs). Although there is no study conducted on vertical-axis wind turbines (VAWTs) using these software packages, it is possible to calculate the AEP by simply defining a turbine power curve. In the case of coupled turbines, wake effect created by the turbines affect the performance of the wind turbines, thus the total annual energy production of the turbines is a function of the wind direction. For this reason, annual energy production of the turbines should be calculated by taking into consideration the change of wind direction during the year. In this study, firstly, the field performance of two VAWTs, which are separated, were investigated. In addition, a method has been proposed in order to place the coupled VAWTs in a wind farm and calculate their AEP. It was found that the turbines operating in this method could show performance increase from 2% to 11% compared to separated ones.