A Research on Micro Wind Turbine Models

Abstract

One of the biggest problems of mankind from the past to the present is the need for energy, and with the advancement of technology day by day, energy resources have met the requirements of all stages of life. Today, while addressing climate change, there is more pressure on conventional energy sources to meet the future world's energy needs. One of the sustainable energy sources is wind energy. Compared to fossil fuels, wind energy is an alternative energy solution that helps to solve many environmental problems (greenhouse effect, atmosphere, soil and water pollution) facing the world today. However, the potential effects of large-scale wind power plants' installation on climatic conditions and the environment (they create high-decibel noise, they cannot be established close to settlements, damage to migratory birds and nature, transmission and storage problems to the grid, high costs in installation, light pollution and visual pollution, etc.), decentralized micro wind turbines are a sustainable option to minimize these effects. This review study was conducted to present the advantages of micro wind turbines and the applicability of microturbines with different blade numbers. It has been stated that multi-blade (6 or more) micro wind turbines are more efficient. However, since the studies are mostly simulation-based, it is necessary to carry out experimental studies and to demonstrate the usability of micro wind turbines in residential areas.

Keywords

• Micro wind turbine
• Wind energy
• Turbine model
• Residential area
• Efficiency

Mikro Rüzgâr Türbin Modelleri Üzerine Bir Araştırma

Öz

İnsanoğlunun geçmişten günümüze kadar olan en büyük sorunlarından biri enerji ihtiyacı olup teknolojinin günden güne ilerlemesiyle birlikte hayatın tüm evresindeki gereksinimlerini enerji kaynakları karşılamıştır. Günümüzde iklim değişiklikleri ele alınırken gelecekteki dünya enerji ihtiyaçlarını karşılamak için konvansiyonel enerji kaynakları üzerinde daha fazla baskı oluşmaktadır. Sürdürülebilir enerji kaynaklarından biri rüzgâr enerjisidir. Fosil yakıtlarla karşılaştırıldığında rüzgâr enerjisi, bugün dünyanın karşı karşıya olduğu birçok çevre sorununun (sera etkisi, atmosfer, toprak ve su kirliliği) çözülmesine yardımcı olan alternatif bir enerji çözümüdür. Ancak büyük ölçekli rüzgâr enerji santrali kurulumunun iklim şartlarına ve çevreye potansiyel etkileri (yüksek desibelde gürültü oluşturmaları, yerleşim yerlerine yakın kurulamamaları, göçmen kuşlara ve tabiata zarar vermeleri, şebekeye aktarma ve depolama sorunları, kurulumda yüksek maliyetler gerektirmesi, ışık kirliliği ve görüntü kirliliği oluşturmaları vb.) olduğundan, merkezi olmayan mikro rüzgâr türbinleri bu etkileri minimize etmek için sürdürülebilir bir seçenektir. Bu derleme çalışması mikro rüzgâr türbinlerinin üstünlüklerini ve farklı kanat sayısına sahip mikro türbinleri uygulanabilirliğini göstermek amacıyla yapılmıştır. Çok kanatlı (6 ve üstü) mikro rüzgâr türbinlerinin daha verimli olduğu belirtilmiştir. Ancak çalışmalar genellikle simülasyon ağırlıklı olduğundan deneysel çalışmalar yapılması ve mikro rüzgâr türbinlerinin yerleşim alanlarında kullanılabilirliğini göstermek gerekmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Mikro rüzgâr türbini
• Rüzgâr enerjisi
• Türbin modeli
• Yerleşim alanı
• Verim

References

1. Akour, S.N., Al-Heymari, M., Ahmed, T. &. Khalil, K.A. (2018). Experimental and theoretical investigation of micro wind turbine for low wind speed regions. Renewable Energy, 116, 215-223.
2. Dursun, B. (2006). Dikey eksenli bir Darrieus tübin dizayn edilmesi ve kanat üretimi. Yüksek Lisans Tezi, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Gebze, Türkiye.
3. Ertan, M. (2022). Kütahya’nın seçilen ilçeleri için rüzgâr potansiyelinin değerlendirilmesi ve teknik analizi. Yüksek Lisans Tezi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Kütahya, Türkiye.
4. ETKB (2022a). TC Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. https://enerji.gov.tr/eigm-yenilenebilir-enerji-kaynaklar-ruzgar / Erişim Tarihi: 20.01.2023.
5. ETKB (2022b). TC Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-ruzgar/ Erişim Tarihi: 20.01.2023.
6. ETKB (2022c). TC Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-elektrik/ Erişim Tarihi: 20.01.2023.
7. ETKB (2022d). TC Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. https://enerji.gov.tr//Media/Dizin/EIGM/tr/Raporlar/TUEP/Türkiye_Ulusal _Enerji_Planı.pdf Erişim Tarihi: 20.01.2023.
8. Gambarota, L. (2022). Mikro Rüzgâr Türbin Teknolojisi, Motorwind Farms. http://www.motorwavegroup.com/ windfarm. Erişim Tarihi: 20.01.2023.

9. Greening, B. & Azapagic, A. (2013). Environmental impacts of micro-wind turbin. Energy, 59, 454-466.
10. GWEC-2021 (2022). Global Wind Report. https://gwec.net/global-wind-report-2022/ Erişim Tarihi: 20.01.2023.
11. Hogan, F. (2011). Designing Micro Wind Turbines for Portable Power Generation, Department of Mechanical Engineering, McGill University, Montreal, Canada. https://www.mcgill.ca/engineering/files/engineering/SURE2011MechHoganFrancois.pdf. Erişim Tarihi: 20.01.2023.
12. Köse, F., Kaya, M.N., & Berber, A. (2012). The importance of renewable energy sources for sustainable development in Turkey. 1st International Conference on Sustainable Business and Transitions for Sustainable Development, Konya, Türkiye, 227-235.
13. Ledo, L., Kosasih, P.B. & Cooper, P. (2021). Roof mounting site analysis for micro-wind turbines. Renewable Energy, 36, 1379-1391.
14. Leung, D.Y.C., Deng, Y. & Leung, M.K.H. (2010). Design Optimization of a Cost-Effective Micro Wind Turbine. Proceedings of the World Congress on Engineering, London.
15. Loganathan, B., Chowdhury, H., Mustary, I., Rana, M. & Alam, F. (2018). Design of a micro wind turbine and its economic feasibility study for residential power generation in built-up areas. 2nd International Conference on Energy and Power, Sydney, 812-819.
16. Park, J.W., Jung, H.J., Jo, H. & Spencer Jr, B.F. (2012). Feasibility study of micro-wind turbines for powering wireless sensors on a cable-stayed bridge. Energies, 5(9), 3450-3464.
17. Pellegrini, M., Guzzini, A. & Saccani, C. (2021). Experimental measurements of the performance of a micro-wind turbine located in an urban area. Energy Reports, 7, 3922-3934.
18. Reve (2022). https://www.evwind.es/2015/12/04/global-small-wind-turbines-installed-capacity-will-surge-to-4-8-gigawatts-by-2025/54854. Erişim Tarihi: 20.01.2023.
19. Tiwari K. & Harinarayana, T. (2014). Increasing the efficiency of grid tied micro wind turbines in low wind speed regimes. Smart Grid and Renewable Energy, 5, 249-257.
20. Tummala, A., Velamati, R.K., Sinha, D.K., Indraja, V. & Krishna, V.H. (2016). A review on small scale wind turbines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 56, 1351-1371.
21. Tuncer, T. (2021). Farklı model mikro rüzgâr türbinlerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Adıyaman Üniversitesi, Adıyaman, Türkiye.
22. Ünal, A. (2021). Küçük delta tipi darrieus rüzgâr türbini verimine farklı düşey kanat açısı ve uç açıklıklarının etkisinin deneysel olarak araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Konya Teknik Üniversitesi, Konya, Türkiye.
23. World-Energy (2022). https://www.world-energy.org/ article/1158.html. Erişim Tarihi: 20.01.2023.
24. Zakaria, M.Y., Pereira, D.A. &. Hajj, M.R. (2015). Experimental investigation and performance modeling of centimeter-scale micro-wind turbine energy harvesters. J. Wind Eng. Ind. Aerodynamics, 147, 58-65.