Ana Sayfa Öne Çıkanlar Mikro rüzgar türbinlerinde yeni tasarımla yüksek verim

Mikro rüzgar türbinlerinde yeni tasarımla yüksek verim

Yazar

Tem 6, 2025 @ 2:32 Değiştirilme tarihi: Tem 7, 2025 @ 0:15

Ters yönde dönen iki mikro türbin, birlikte çalışarak verimi artırıyor. Rüzgarın doğal dönüş etkisini kullanarak, yüzde 37’ye varan ek enerji üretiyor.

Rüzgar enerjisi denildiğinde akla genellikle dev boyutlarda kuleler ve pervaneler gelir. Ancak Fransa’da yapılan bir araştırma, çapı 200 milimetreden küçük mikro türbinlerin de önemli bir enerji potansiyeli taşıdığını ortaya koydu. Geleneksel olarak bu türbinler düşük aerodinamik verimleri ve birim enerji maliyetlerinin yüksekliği nedeniyle yaygın kullanıma girememişti. Ancak yeni bir tasarım yaklaşımıyla bu engellerin aşılabileceği gösterildi. Araştırma, Fransa’nın Paris kentinde bulunan Arts et Métiers Institute of Technology bünyesindeki LIFSE laboratuvarında gerçekleştirildi.

Ters yönlü çalışmayla enerji kazanımı

Araştırma, aynı hizada ve zıt yönde dönen (counter-rotating) iki mikro türbinin, tek başına çalışan bir türbine göre yüzde 37 daha fazla enerji üretebildiğini ortaya koydu. Bu fark, ilk türbinin arkasında oluşan hava akımındaki dönü (rotasyonel) enerjinin, ikinci türbin tarafından etkin biçimde yakalanmasıyla açıklanıyor. Bu enerji normalde kaybolan ancak bu tasarımla yeniden değer kazanan bir kaynak niteliğinde.

Araştırma ekibi, en verimli yerleşimin türbin yarıçapının 12 katı mesafe ile sağlandığını saptadı. Bu uzaklık, arkadaki türbinin öndekinin yarattığı dönü etkisini kayıpsız şekilde enerjiye dönüştürebilmesine imkan tanıyor.

Ters yönde dönen iki mikro rüzgar türbini, hava akımındaki doğal dönüş etkisini değerlendirerek yüzde 37’ye varan ek enerji üretimi sağlıyor

Lazer destekli analizle “dönü etkisi” ilk kez detaylı gözlemlendi

Bu çarpıcı farkın arkasındaki fiziksel dinamikleri anlamak için, bilim insanları stereoskopik parçacık görüntüleme velosimetresi adlı 3 boyutlu bir analiz tekniği kullandı. Bu yöntem, hava içine bırakılan izleyici parçacıkları lazerle tarayarak hava akışının detaylı bir haritasını çıkarmaya olanak sağlıyor. Kısaca, rüzgarın arkasından iz sürmek gibi bir yöntem.

Sonuçlar, tek bir mikro türbinin ardında kalan akımda yüzde 30’a varan bir tangensiyel (dönü) hız barındığını gösterdi. Bu enerji, zıt yönli ikinci bir türbinle etkin biçimde yakalanabiliyor ve sistemin toplam verimliliği çarpıcı biçimde artıyor.

Mikro türbinlerde çok kademeli sistem anlayışına geçiş

LIFSE laboratuvarında akışkanlar fiziği üzerine çalışan doçent Michaël Pereira’nın belirttiği gibi, bu tasarım anlayışı aslında jet motorlarındaki çok kademeli yapıya benziyor. “Rüzgar sadece itmez, döner de. Biz bu dönüşü de enerjiye çevirmenin yollarını arıyoruz” diyor Pereira. Bu yaklaşım, mikro türbinleri sadece bireysel üretim öğeleri olarak değil, sistemli bir dizilimle daha fazla enerji üreten modüler haline getirebilir.

Şebeke bağımsız çalışan sensörler, tarımsal robotlar, kamp istasyonları, insansız hava araçları gibi alanlarda bu sistemler pratik ve verimli çözümler sunabilir.

Enerji erişimi kısıtlı alanlar için stratejik bir alternatif

Yeni tasarımla verimliliği artan mikro türbinler, afet bölgeleri, uzak köyler, dağınık arazi gözetim noktaları gibi enerji erişimi zor alanlarda dayanıklı ve sürekli bir enerji kaynağı olarak konumlanabilir. Çatı üstü kurulumlarından portatif çözümlere kadar farklı kullanım alanları için potansiyel taşıyor. Bu yüzde 37’lik enerji artışı, aynı alanda daha fazla cihazı besleyebilmek anlamına geliyor.

Akademik kanıtlarla desteklenen yenilikçi mimari

Çalışmanın bulguları Journal of Renewable and Sustainable Energy dergisinde bilimsel olarak yayımlandı. Makalede, iki mikro türbinin farklı uzaklıklarda hem eş yönde (co-rotating) hem de zıt yönde (counter-rotating) çalıştığı senaryolar karşılaştırmalı olarak inceleniyor.

Kısa mesafelerde dahi ters yönlü dizilimin yüzde 6 daha fazla enerji sağladığı gözlendi. Bu fark, ideal mesafede yüzde 37’ye ulaşıyor. Aynı zamanda, arka türbinin öndekine olası olumsuz etkileri de göz önüne alınarak, tasarım parametrelerinin dikkatli belirlenmesi gerektiği vurgulandı.

Sonuç olarak, mikro türbinler yalnızca tekil çözümler olmaktan çıkıp, birlikte çalışarak daha verimli ve sürekli bir enerji altyapısının parçası olabilir.

Mikro ölçekte enerji tasarımı geleceği şekillendiriyor

Mikro rüzgar türbinlerinde geliştirilen ters yönlü çiftli yerleşim modeli, hem mevcut verim sorunlarına yenilikçi bir çözüm sunuyor hem de gelecekteki enerji sistemlerinin nasıl daha kompakt ve etkili tasarlanabileceğine dair güçlü ipuçları veriyor. Bu tür yapılar, yalnızca düşük rüzgar hızlarında çalışabilen portatif çözümlerle sınırlı kalmayıp, çoklu türbin entegrasyonu sayesinde daha büyük sistemlerin temeli haline gelebilir. Akademik temeli güçlü, deneysel verilerle desteklenen bu çalışma, mikro ölçekte sürdürülebilir enerji üretiminin sadece mümkün değil, aynı zamanda ölçeklenebilir olduğunu da gösteriyor.