Dikey Eksenli Rüzgâr Türbini Tasarımı ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Analizi ile Deneysel Olarak Performans Değerlendirmesi

Abstract

Gün geçtikçe artan dünya nüfusuyla birlikte ortaya çıkan enerji problemi, beraberinde mevcut kaynakların sınırlı oluşu ve birtakım çevresel kısıtlar sebebiyle yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilginin artmasına sebep olmuştur. Bu sebeple günümüzde ortaya çıkan enerji ihtiyacını yenilenebilir enerji kaynaklarından elde etmenin önemi artmıştır. Sonuç olarak, fosil yakıtların tükenmesi ve kullanımından kaynaklı oluşan birtakım zararlar göz önünde bulundurulduğunda günümüzde alternatif enerji kaynaklarına olan ihtiyacın arttığı ve bu sebeple yenilenebilir enerji kaynakları üzerine yapılan çalışmalar artmıştır. Bu çalışmalar içinde yenilenebilir enerji kaynağı olan rüzgâr enerjisi büyük önem arz etmektedir. Bu bağlamda dikey eksenli bir rüzgâr türbininin enerji üretim performansı, bu tez çalışması kapsamında hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımıyla analiz edilmiştir. Test edilebilecek şekilde türbin sistemi tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Bu çalışmada ayrıca bilgisayar destekli mühendislik yazılımlarının önemine değinilmiş, türbinin 3 boyutlu modeli oluşturulup 8, 10 ve 12 m/s rüzgâr hızlarında hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi yapılmıştır ve ayrıca tasarımı yapılan türbin üretimi yapılmış deney sistemi kurulmuştur. Buna ek olarak bu çalışma , enerji ihtiyacının son derece arttığı bu zamanlarda düşük güç gerektiren basit olarak bir çok yerde kolay uygulanabilir basit konstrüksiyona sahip olması diğer türbin çeşitlerine göre düşük maliyetli olması ve her yönden rüzgar alabilmesi ayrıca düşük başlangıç rüzgar hızlarında çalışabilmesi sayesinde yüksek rüzgar hızı gerektiren bölgelere ihtiyaç duymadan birçok çeşitli alanda enerji ihtiyacını karşılayabilmek için iyi bir alternatif olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Rüzgâr Enerjisi, Dikey Eksenli Rüzgâr Türbini, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, Performans Katsayısı, Yenilenebilir EnerjiThe energy problem that arises with the increasing world population has led to an increase in interest in renewable energy sources due to the limited available resources and some environmental constraints. For this reason, the importance of obtaining today's energy needs from renewable energy sources has increased. As a result, considering some of the damages caused by the depletion and use of fossil fuels, the need for alternative energy sources has increased today, and therefore, studies on renewable energy sources have increased. Among these studies, wind energy, which is a renewable energy source, is of great importance. In this context, the energy production performance of a vertical-axis wind turbine was analyzed with computational fluid dynamics software within the scope of this thesis study. The türbine system was designed and manufactured so that it could be tested. In this study, the importance of computer-aided engineering software was also mentioned, a 3D model of the turbine was created, computational fluid dynamics analysis was performed at 8, 10, 12 m/s inlet air velocity. In addition, the designed turbine was manufactured and an experimental setup was established. In addition, this study is a turbine that requires low power, has a simple construction that can be easily applied in many places, is low-cost compared to other types of turbines, can receive wind from all directions, and can operate at low initial wind speeds, thus requiring high wind speeds. It has been concluded that it is a good alternative to meet the energy needs in many various areas without the need for regions. Keywords: Wind Energy, Vertical Axis Wind Turbine, Computational Fluid Dynamics, Coefficient of Performance, Renewable Energy