Rüzgar Türbinlerinin Yerleşim Problemi için Yeni Bir Matematiksel Model

Abstract

Enerji talebindeki hızlı artışla birlikte, yenilenebilir enerji dünya çapında alternatif bir enerji kaynağı olarak görülmektedir. Rüzgâr enerji santralleri, rüzgâr potansiyelinin en verimli olduğu bölgelere yerleştirilmektedir. Bir rüzgar türbini rüzgardan elde edilen kinetik enerjiyi mekanik enerjiye ve daha sonra elektrik enerjisine çevirir. Bu süreç, aynı zamanda, türbinin arkasında hava akımının değiştiği “gölge" adı verilen bir bölge oluşturur. Bu bölgede rüzgar hızı azalır ve hava akımı girdaba dönüşür. Gölge bölgesine yerleştirilmiş başka türbinler varsa, bu türbinlerin kullandığı rüzgar hızı azaldığı için enerji üretim miktarları da azalmaktadır. Dolayısıyla, rüzgar türbinlerinin birbirlerine göre nasıl konumlandırılacağı “rüzgar türbinlerinin yerleşim CRTYJ problemi” ortaya çıkmaktadır. Gölgelenme etkisi, rüzgâr enerji santrallerinde yıllık enerji üretimini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu çalışmada, rüzgar türbini gölgelenme etkisini en aza indirerek enerji üretim miktarını en yüksek seviyeye çıkaracak şekilde RTY problemi ele alınmaktadır. Bu problemde, yerleştirilecek türbin sayısının önceden belirlendiği kabul edilmekte ve gölge etkilerinin hesaplanmasında Jensen modeli kullanılmaktadır. Sunulan çalışmada yeni bir doğrusal olmayan matematiksel model geliştirilmiş ve literatürde raporlanmış olan yöntemlerle bir karşılaştırma yapılmıştır. Karşılaştırma amacıyla, rüzgarın sabit olduğu ve 36 farklı yönden estiği rüzgar senaryosu ve rüzgarın farklı hızlarda ve farklı yönlerden esme olasılıklarının söz konusu olduğu rüzgar senaryosu dikkate alınmıştır.