Rüzgar türbinlerinde buzlanma, enerji kayıplarından mekanik ve elektriksel arızalara kadar uzanan çeşitli güvenlik risklerine yol açar. Bu durum, türbinlerin performansını ve verimliliğini olumsuz etkilerken, işletme maliyetlerini artırır.
Buzlanma önleme (Anti-Icing) ve buz çözme (De-Icing) çözümleri, bu riskleri en aza indirmek ve ekonomik, güvenilir sistemler oluşturmak için etkili bir çözüm sunar.
Peki, hızla gelişen drone teknolojisi bu stratejilere nasıl entegre ediliyor? Bu yazımızda, drone teknolojisinin rüzgar türbinlerinde buzlanma önleme ve çözme yöntemlerindeki yenilikçi rolünü birlikte keşfedeceğiz.
Rüzgar Türbinlerinde Buzlanma Neden Oluşur?
Bir rüzgar santralini işletmek, yalnızca türbinlerin nereye yerleştirileceğini belirlemek ve sahadaki rüzgar hızını ve sıklığını planlamaktan çok daha karmaşıktır.
Çeşitli kaynaklar, rüzgar türbinleri için en uygun alanların, küçük türbinler için yıllık ortalama rüzgar hızının en az 9 mil/saat (mph) — veya 4,0 metre/saniye (m/s) — ve büyük ölçekli türbinler için 13 mph (5,8 m/s) olduğu bölgeler olduğunu belirtir.
Düz ve yuvarlak tepelerin zirveleri, su yüzeyleri ve rüzgarı yönlendiren ve hızlandıran dağ geçitleri, rüzgar türbinleri için ideal alanlar arasında yer alır. Rüzgar hızının yer yüzeyinden yükseldikçe artması nedeniyle, büyük rüzgar türbinleri genellikle 500 fit (yaklaşık 152 metre) ile 900 fit (yaklaşık 274 metre) arasında değişen yüksekliğe sahip kulelere yerleştirilir.
Science Direct verilerine göre, kuzey iklimine sahip bölgelerde düşük sıcaklıkların neden olduğu artan hava yoğunluğu nedeniyle, mevcut rüzgar enerjisi diğer bölgelere kıyasla yaklaşık %10 daha fazladır.
İlk 1000 metre için irtifa arttıkça rüzgar hızının her 100 metrede 0,1 m/s artması, yüksek irtifaları rüzgar türbinleri için ideal alanlar haline getirir. Ancak, yüksek irtifalar daha iyi verim sağlasa da aynı zamanda buzlanma riskini beraberinde getirir.
Dünyanın en verimli rüzgar alanlarında kurulan santraller, buzlanma sorununa etkili çözümler bulmaya devam ediyor. Bu sorunla mücadelede en dikkat çekici ve yenilikçi yöntemlerden biri, son yıllarda büyük ilgi gören drone teknolojisidir. Drone teknolojisine geçmeden önce rüzgar türbinlerinde buzlanmanın neden olduğu sorunları inceleyelim.
Rüzgar Türbinlerinde Buzlanma Etkileri Nelerdir?
Rüzgar türbinlerinde buzlanma üç farklı şekilde oluşabilir. Bulut içi buzlanma (in-cloud), yağış kaynaklı buzlanma (precipitation) ve kırağı (frost) olarak ayrılan buzlanma çeşitli nedenlere bağlıdır.
- Bulut İçi Buzlanma: Aşırı donmuş su damlacıklarının 0 °C’nin altındaki bir yüzeye çarparak donmasıyla oluşur.
- Yağış Kaynaklı Buzlanma: Kar ve yağmur kaynaklı olabilir. Bulut içi buzlanmaya kıyasla daha fazla hasara yol açabilir.
- Kırağı: Genellikle düşük rüzgar koşullarında su buharının soğuk bir yüzeyde katılaşmasıyla oluşur.
Bu üç farklı buzlanmanın rüzgar türbinlerine bıraktığı hasar hem rüzgar değerlendirme aşamasını hem de rüzgar santrallerinin işletim sürecini etkileyebilir.
Rüzgar Ölçüm Hataları
Rüzgar türbinlerinde buzlanma, rüzgar hızı ölçüm hatalarını %30’a kadar çıkarabilir. (2) Rüzgar türbinlerinin değerlendirme aşamasında rüzgar hızını ölçmek için anemometreler, rüzgar yönünü belirlemek için yön vanaları ve havanın sıcaklık değerini ölçmek için sıcaklık sensörleri kullanılır.
Buzlanma koşullarında, bu cihazların üzerine biriken buz, cihazların hareketlerini kısıtlar veya tamamen durdurur. Örneğin anemometrenin dönen kısımlarında buz birikirse, cihaz doğru şekilde dönemez ve yanlış rüzgar hızları ölçebilir.
Sonuç olarak buzlanma nedeniyle ölçüm cihazlarının sağladığı yanlış veriler, rüzgar türbinlerinin nereye kurulacağına dair yanlış kararlar alınmasına yol açabilir. Örneğin, rüzgar hızının düşük olduğu düşünülen bir bölge aslında uygun bir hız sağlayabilir, ancak ölçüm hataları bu gerçeği gizleyebilir.
Enerji Kayıpları
Rüzgar türbinlerinde buzlanma, enerji kayıplarına neden olarak santral performansını olumsuz yönde etkiler. Rüzgar türbinlerinin kanatları, hava akımını en iyi şekilde yönlendirmek ve enerji üretimini optimize etmek için özel bir aerodinamik profile sahiptir. Bu profil, kanatların rüzgardan maksimum enerji elde etmesini sağlar. Kanat yüzeyinde biriken buz, bu aerodinamik profili bozar.
Örneğin, kanatların rüzgarla ilk temas ettiği ön kenarda oluşan az miktarda buz bile aerodinamik özellikleri ciddi şekilde etkiler. Kanatlardaki buzun miktarı az görünse de etkisi oldukça büyük olabilir. İlk temas noktasında buzlanma havanın kanat boyunca düzgün akışını bozar. Dahası kanatların kaldırma kuvvetini azaltır ve bu da enerji üretimini düşürür.
Mekanik Arızalar
Rüzgar türbinlerinde buzlanma, hem kanatlar hem de kule yapısındaki yükü artırarak kütle dengesizliği yaratır.
- Buz birikiminin ağırlığı; kanatların dönmesini zorlaştırır, kule ve kanat bağlantılarında ekstra yük oluşturur.
- Kanatların üzerinde düzensiz bir şekilde biriken buz; dengesizlik yaratır. Bu durum da türbinin yapı elemanlarında çatlaklara, kırılmalara veya erken aşınmaya yol açabilir.
- Buzlanma; mekanik bileşenlerin sorunsuz çalışmasını sağlamak için oluşturulan yağlama sistemlerinin zarar görmesine neden olur. Bu durum da hareketli parçaların birbirine daha fazla sürtünmesine ve sistemin daha zor çalışmasına sebep olur.
Mekanik arızalar türbinlerin bakım ve onarım maliyetlerini artırmanın yanı sıra türbinin durmasına veya kapasitesinin azalmasına yol açar.
Güvenlik Riskleri
Rüzgar türbinlerinde buzlanma hem çevreye hem de insanlara yönelik çeşitli güvenlik risklerini beraberinde getirir. Örneğin, kanatlar üzerinde biriken büyük buz kütleleri, kanatlar dönerken kanatlardan ayrılarak çevreye fırlatılabilir. Çevreye fırlatılan buz kütleleri nedeniyle yakınında bulunan insanlar, araçlar veya yapılar zarar görebilir.
Monte-Carlo Simülasyonu; Bu simülasyon yılda 5 gün buzlanma görülen bir sahada gerçekleştirilir. Türbinin altında 10 saat boyunca yürüyen bir kişinin, 0,18 ila 0,36 kg arasında bir buz parçasıyla vurulma olasılığı 1/10’dur. Bu, her 10 kişiden 1’inin bu riske maruz kalabileceği anlamına gelir. (1)
Sonuç olarak, rüzgar türbinlerinde oluşan buzlanma bir domino etkisi yaratarak yalnızca operasyonel verimsizliğe değil, aynı zamanda insan ve çevre için ciddi güvenlik sorunlarına da yol açar.
Bu tür sorunların önüne geçmek için buzlanma önleme (Anti-Icing) ve buz çözme (De-Icing) çözümleri etkili bir şekilde kullanılabilir.
Rüzgar Türbinlerinde Anti-Icing ve De-Icing Çözümleri
Rüzgar türbinlerinde Anti-Icing ve De-Icing çözümleri buzlanmayı giderme olarak karşınıza çıkar. Ortak noktaları buzlanma giderme olsa da kendi içlerinde farklı çözümler geliştirirler.
Anti-Icing (Buzlanma Önleme) Sistemleri
Anti-Icing sistemleri, rüzgar türbinlerini buzlanmaya karşı korumak için kullanılan sistemleri ifade eder. Bu sistemler türbin kanatlarındaki elektronik ısıtma elemanları veya sıcak hava ısıtma sistemleri gibi aktif veya özel kaplamalar veya kimyasallar gibi pasif çözümleri içerebilir.
De-Icing (Buz Çözme) Sistemleri
De-icing sistemleri, türbin kanatlarında oluşmuş mevcut bir buz tabakasını temizlemek için kullanılır. Tıpkı Anti-Icing sistemlerinde olduğu gibi aktif ve pasif olmak üzere farklı çözümler sunabilir. Burada önemli bir nokta De-icing işlemi sırasında, türbinin manuel veya otomatik olarak durdurulması gerekir. Kanatlar tamamen buzdan arındırıldıktan sonra, ilgili rüzgar türbinleri tekrar çalıştırılabilir.
Rüzgar Türbinlerinde Drone Kullanımı: Bir Devrim
Rüzgar türbinlerinde drone kullanımı, sektörde başlı başına bir devrim olarak görülür. Temelde türbinlerin otonom kontrolünü sağlayan dronlar; buz tespiti, izleme ve önleme çözümleriyle fark yaratır.
Yüksek çözünürlüklü kameralar ve sensörlerle donatılan dronlar, yalnızca buz tespiti yapmakla kalmaz, aynı zamanda buzların çözülmesi sürecinde de etkili bir şekilde rol alır.
Drone Destekli Anti-Icing Çözümleri
Drone teknolojisi, rüzgar türbinlerinde oluşan buzlanmayı çözmek ve önlemek için özel kimyasallar uygulayabilir.
- Isıtma Sistemleri: Türbin kanatlarına entegre edilen ısıtma sistemleri buzlanmayı önlemek için etkili bir çözüm sunar, ancak bu yöntem oldukça yüksek maliyetlidir.
- Helikopterle Kimyasal Uygulama: Buz çözme kimyasalları helikopterler yardımıyla da uygulanabilir, ancak bu yöntem de maliyet açısından dezavantajlıdır.
Bu noktada, drone teknolojisi maliyetleri düşürmek ve süreçleri daha verimli hale getirmek için devreye girer.
Rüzgar Türbinlerinde Buzlanma Önleyici Drone Teknolojisinin Avantajları
Dış cephe temizliğinde aktif bir rol oynayan drone teknolojisi, rüzgar türbinlerinin buzdan arındırılması sürecini daha kolay, etkili, güvenilir ve ekonomik bir hale getirebilir.
- Buzlanma Önleyici Sıvı Uygulama: Dronlar, buzlanma önleyici sıvıyı yüksek basınçla püskürterek türbin kanatlarını hızlı bir şekilde buzdan arındırabilir.
- Hidrofobik Kaplama: Buzlanmayı önlemek için türbin kanatlarına hidrofobik kaplamalar yapılmasında da drone teknolojisi kullanılabilir.
Drone destekli anti-icing çözümleri, rüzgar türbinlerinin performansını artırırken, bakım maliyetlerini azaltır ve enerji üretiminde verimliliği destekler. Bu yenilikçi yaklaşım, rüzgar enerjisi sektöründe büyük bir dönüşümün habercisidir.
Boni Global’in Yenilikçi Teknolojisi: WasherDrone
Boni Global, titizlikle yürüttüğü Ar-Ge çalışmaları sonucunda geliştirdiği WasherDrone teknolojisi ile sektör lideri konumuna ulaşmıştır.
WasherDrone, bina dış cephe temizliğinde sağladığı uygulama kolaylığı ve üst düzey güvenlik ile öne çıkar.
Ayrıca, güneş paneli temizliği süreçlerine entegre edilerek bu işlemleri çok daha etkili, hızlı ve verimli bir hale getirir. GES (Güneş Enerjisi Santralleri) sistemlerinin bakımında kullanılan WasherDrone, panellerin etkin bir şekilde temizlenmesini ve bu sayede uzun ömürlülük sağlanmasını mümkün kılar.
RES Sistemlerinde WasherDrone Teknolojisi
WasherDrone, rüzgar enerji santrallerinde (RES) de etkili bir çözüm sunmaktadır. Boni Global’in uzun süredir üzerinde çalıştığı Anti-Icing solüsyonu, rüzgar türbinlerinde oluşan buzlanma kaynaklı sorunların önüne geçmeyi mümkün hale getirir.
WasherDrone’un sunduğu Anti-Icing çözümleri ve diğer yenilikçi teknolojiler hakkında daha fazla bilgi almak için bizimle iletişime geçebilirsiniz!
Kaynakça
