Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinlerinde Kule Yüksekliği ve Türbülans Yoğunluğu Etkisinin İncelenmesi

Yatay eksenli rüzgâr türbinleri, yenilenebilir enerji üretiminde önemli bir rol oynamaktadır. Bu türbinlerin verimli ve güvenli bir şekilde çalışabilmesi için çeşitli çevresel ve tasarım faktörlerinin dikkate alınması gerekmektedir. Bu çalışmada, yatay eksenli rüzgâr türbinlerinde kule yüksekliği ve türbülans yoğunluğunun rüzgâr türbini çalışma karakteristiği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Referans olarak seçilen NREL 5-MW rüzgâr türbinin çalışma simülasyonları farklı koşullarda gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlar, 90, 110 ve 130 metre kule yüksekliklerinde, %1, %5, %10 ve %20 türbülans yoğunluğu seviyelerinde, referans 80 metre yükseklik için tanımlanan 6, 8 ve 10 m/s rüzgâr hızlarında gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın bulguları, kule yüksekliği ve türbülans yoğunluğunun rüzgâr türbini çalışma karakteristiği üzerinde önemli etkileri olduğunu ve bu etkinin büyüklüğünün kule yüksekliği ve rüzgâr hızına bağlı olarak değişkenlik gösterdiğini ortaya koymaktadır. Türbülans yoğunluğunun, rüzgâr türbinlerinin aerodinamik ve yapısal parametreleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Türbülans yoğunluğundaki artışlar, rüzgâr hızında ve buna bağlı tüm parametrelerde dalgalanmaların artmasına neden olmuştur. Ayrıca, kule yüksekliğinin artması, türbinin maruz kaldığı rüzgâr hızını arttırdığı için rüzgâr türbini çıkış gücü artmaktadır. Ancak artan kule yüksekliği ile aerodinamik itme kuvveti de artmakta ve bu da yapısal elemanlar üzerindeki etkileri arttırmaktadır. Rüzgâr hızı arttıkça türbülans yoğunluğunun olumsuz etkilerinin daha belirgin hale geldiği görülmüştür. Horizontal axis wind turbines play an important role in renewable energy generation. For these turbines to operate efficiently and safely, various environmental and design factors need to be considered. In this study, the effects of tower height and turbulence intensity on the operating characteristics of horizontal axis wind turbines are investigated. Operating simulations of the NREL 5-MW wind turbine, selected as a reference, are carried out under different conditions. The simulations were carried out at tower heights of 90, 110 and 130 meters, turbulence intensity levels of 1%, 5%, 10% and 20%, wind speeds of 6, 8 and 10 m/s defined for the reference height of 80 meters. The findings of the study reveal that tower height and turbulence intensity have significant effects on wind turbine operating characteristics and the magnitude of this effect varies with tower height and wind speed.