YATAY EKSENLİ RÜZGÂR TÜRBİNLERİNDE OPTİMUM TÜRBİN PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ-TEORİK YAKLAŞIM

Yıl 2016, Cilt: 57 Sayı: 676, 32 - 40, 16.05.2016

Erdem Koç , Mahmut Can Şenel

Öz

Bu çalışmada, üç kanatlı yatay eksenli rüzgâr türbininin aerodinamik tasarım parametreleri teorik
olarak analiz edilmiştir. Bu amaçla, enerji dönüşümü esas alınıp kanat eleman teorisi ve aktüatör disk
(açısal) momentum teorisi gibi aerodinamik teoriler değerlendirilerek türbin dinamik davranışı için
teorik bir model oluşturulmuştur. Bu modelle, yatay eksenli rüzgâr türbinlerinde kanatlardan jeneratöre kadar olan bölgede gerçekleşen moment ve güç iletimi incelenip, 2 MW güç kapasiteli bir rüzgâr
türbini için kanatların kütlesi (mR), kanat yarıçapı (R), güç iletiminde dişli çevrim oranı (i) ve rüzgâr
hızı (V) gibi temel türbin parametrelerinin optimum büyüklükleri tahmin edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Rüzgâr türbini, güç iletimi, teorik yaklaşım

Destekleyen Kurum

Ondokuz Mayıs Üniversitesi

Proje Numarası

PYO. MUH.1904.11.004

Teşekkür

Bu çalışma, Ondokuz Mayıs Üniversitesi PYO.MUH.1904.11.004 numaralı proje ile desteklenmiştir. Katkılarından dolayı Ondokuz Mayıs Üniversitesi’ne teşekkür ederiz.

DETERMINATION OF OPTIMUM TURBINE PARAMETERS IN HORIZONTAL AXIS WIND TURBINES-THEORETICAL APPROACH

Öz

In this study, aerodynamic design parameters of horizontal axis wind turbines with three blades were
analyzed theoretically. For this purpose, a theoretical model was designed by evaluating aerodynamic
theories such as blade element theory and actuator disc (angular) momentum theory based on energy
conversion for dynamic behavior of a typical turbine. With this model, torque and power transmission
from blades to generator were investigated in horizontal axis wind turbines. Hence, optimum magnitudes of turbine parameters such as the mass of blades (mR), blade radius (R), gear ratio (i) and wind
speed (V) were estimated for 2 MW power capacity wind turbine. 

Anahtar Kelimeler

Wind turbine, power transmission, theoretical approach

Proje Numarası

PYO. MUH.1904.11.004

Kaynakça

• 1. Burton, T., Sharpe, D., Jenkins,, N., Bossanyi, E. 2001. Wind Energy Handbook, John Wiley&Sons, London, England.
• 2. Şenel, M. C. 2012. “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinlerinin Tasarım Esasları-Dinamik Davranış,” Yüksek Lisans Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun.
• 3. Yılmaz, S. 2008. “Eğilme-Burulma Bağlaşımlı Rüzgâr Türbini Pala Tasarımı,” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• 4. Manwell, J. F., McGowan, J. G., Rogers, A. L. 2002. Wind Energy Explained, Theory Design and Application, John Wiley&Sons, London, England.
• 5. Hau, E. 2006. Wind Turbines Fundamentals, Technology, Application, Economics, Springer-Verlag, Berlin, Germany.
• 6. Ackermann, T., Söder, L. 2000. “Wind Energy Technology and Current Status: A Review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 4, no. 5, p. 315-374.
• 7. Morcos, V. H. 1994. “Aerodynamic Performance Analysis of Horizontal Axis Wind Turbines,” Renewable Energy, vol. 4, no. 5, p. 505-518.
• 8. Maalawi, K. Y., Badawy, M. T. S. 2001. “A Direct Method for Evaluating Performance of Horizontal Axis Wind Turbines,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 5, no. 2, p. 175-190.
• 9. Hansen, M. O. L. 2008. Aerodynamics of Wind Turbines, Earthscan, London, England.
• 10. Emniyetli, G. 2007. “Evsel Elektrik İhtiyacının Karşılanması için Rüzgâr Türbini Tasarımı,” Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne.
• 11. Güneş, İ. İ. 2006. “Bir Rüzgâr Türbininin Modellenmesi, Simülasyonu ve Kontrolü,” Yüksek Lisans Tezi, Gebze İleri Teknoloji Enstitüsü Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli.
• 12. Şenel, M. C., Koç, E. 2014. “Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinlerinin Dinamik Davranışı-Teorik Bir Model,” Dicle Üniversitesi Mühendislik Dergisi, cilt 5, sayı 1, s. 69-80.
• 13. Morren, J., Pierik, J., Haan, S. W. H. 2006. “Inertial Response of Variable Speed Wind Turbines,” Electric Power Systems Research, vol. 76, no. 11, p. 980-987.
• 14. Vestas V80 Wind Turbine, www.vestas.com/en/media/brochures.aspx, son erişim tarihi: 27. 3. 2014.
• 15. González, A. G., Agiriano, I. E., Zulueta, E., Echavarri, F. O., Guede, J. M. P. 2014. “Pitch Based Wind Turbine Intelligent Speed Setpoint Adjustment Algorithms,” Energies, vol. 7, p. 3793-3809.
• 16. Johnson, K. E. 2004. “Adaptive Torque Control of Variable Speed Wind Turbines,” National Renewable Energy Laboratory (NREL), Technical Report, Colorado, USA.
• 17. Akon, A. F. 2012. “Measurement of Axial Induction Factor for a Model Wind Turbine,” Department of Mechanical Engineering University of Saskatchewan, Master of Science, Saskatchewan, Canada.