Değişken hızlı rüzgar santrallerinin dinamik modellenmesi ve karşılaştırılması

Abstract

Fosil yakıtlarının tükenmekte olması ve enerji ihtiyacının her geçen gün artması tüm dünya ülkelerini yenilenebilir enerji kaynakları arayışına yönlendirmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından en çok bilinen ve kullanılanları, hidroelektrik, güneş, rüzgar, jeotermal, biyogaz, biyokütle, dalga enerjisi ve hidrojen enerjisidir.Dünyadaki gelişmeler çerçevesinde, Türkiye'de yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan rüzgar enerjisine önem vermeye başlamıştır. Şu an Türkiye'nin elektrik ihtiyacının %0,4'ü rüzgar enerjisinden sağlanmaktadır (http://www.eie.gov.tr/turkce/ruzgar/Turkiye_RES.html). Gelecekte bu oranın %1'e çıkarılması planlanmaktadır.Rüzgar enerjisi her ne kadar temiz bir enerji kaynağı olsa da rüzgar enerjisinden elektrik enerjisi üretmek için kullanılan rüzgar türbinlerinin şebeke bağlantısı sırasında bir takım problemler çıkabilmektedir. Ayrıca bağlantı sonrasında rüzgar hızı değiştiği için şebekede fliker, harmonik ve gerilim dalgalanmaları oluşturabilmektedir. Bunun yanı sıra şebekede oluşan arızalar yüzünden türbinler zorlanmaktadır. Hatta bazen devreden çıkarak o an için enerji üretimini durdurabilmektedir ki bu da güç sisteminin enerji kalitesinde ve kararlılığında problemler yaratmaktadır (bazı aşırı durumlarda tümüyle sistemde çökme oluşturmaktadır). Avrupa'da kabul edilen yeni yönetmelikler ile türbinlerin şebekede oluşan kısa süreli arızalar esnasında bağlantılarının kesilmesi yasaklanarak, arıza durumunda çalışması istenmektedir ve bu durum yeni türbin teknolojisi araştırmalarında arıza durumunda çalışmalar üzerinde yoğunlaşmaya yol açmıştır.Bu çalışmada değişken hızlı rüzgar türbinlerinin şebekeye tam ölçekli güç dönüştürücüsü ile bağlanan daimi mıknatıslı senkron generatörlü ve şebekeye kısmi ölçekli güç dönüştürücüsü ile bağlanan çift beslemeli asenkron generatörlü olmak üzere farklı iki tür modellemesi yapılmıştır. Rüzgar türbinlerinin arıza durumunda çalışmaları ve rüzgar değişimi sırasındaki dinamik davranışları ile ilgili simülasyonlar yapılarak, generatörlerlerin ve türbinlerin performansları incelenmiştir. Mevcut sistemlerin ayrıca verimleri ve maliyetlerinin karşılaştırmaları yapılmıştır.