Rüzgar enerjisinden elde edilen elektrik, enerji geçişinin önemli bir ayağıdır. Bununla birlikte, rüzgar enerjisi doğrudan ısıya dönüştürmek için de kullanılabilir. Bu ısı kolayca ve ucuz bir şekilde üretilebilir ve depolanabilir. Örneğin, evlerin ısıtılmasında ve sanayide doğal gaz kullanımı büyük ölçüde azaltılabilir. Rüzgar termal enerjisi bir teknoloji olarak çok iyi bilinmemekle birlikte büyük bir potansiyele sahiptir: Isıtma veya endüstriyel prosesler için ısı, küresel enerji tüketiminin yaklaşık yarısını oluşturmaktadır. Enerji sektörünün iklim hedeflerine ulaşabilmesi ve mümkün olduğunca CO2’siz hale gelebilmesi için, yenilenebilir yöntemlerle ısının da üretilmesi gerekiyor. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) bu nedenle bir projede rüzgar termal enerjisinin teknolojik ve ekonomik olanaklarını araştırıyor. Isıtma sektörünü karbondan arındırmak ve daha esnek hale getirmek için bir yaklaşımdır. Bu amaçla, DLR Uçuş Sistemleri Enstitüsü, iki DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü ve Ağa Bağlı Enerji Sistemlerinin desteğiyle bir ilk prototip geliştirdi, inşa etti ve devreye aldı. Bu küçük test tesisinin yardımıyla, bu teknolojinin pratikte işe yaradığı ve ayrıca endüstriyel ölçekte belirli uygulamalar için uygun olduğu önümüzdeki birkaç yıl içinde gösterilmelidir. Bu, özellikle ısı üretimi ve kullanımı yakından ilişkili olduğunda geçerlidir.
“Rüzgar termal enerjisinin belirleyici avantajı, ısıyı doğrudan üretmemizdir. Bu, bir dönüşüm adımını kaydettiğimiz için verimliliği artırır. Örneğin şimdiye kadar, şu anda ihtiyaç duyulmayan rüzgar enerjisinden elektrik, ısı üretmek ve depolamak için kullanıldı. Uçuş Sistemleri Enstitüsü’nden proje yöneticisi Malte Neumeier, kinetik enerjiyi elektriğe ve ardından ısıya dönüştürürken bir adımınız daha var ve buna bağlı olarak yüksek kayıplara sahipsiniz.
Rüzgar ısısı: iklim dostu ve ısıtma ve endüstriyel prosesler için verimli
Bilim adamları, yaklaşık 300 santigrat dereceye kadar düşük ve orta sıcaklıklarda ısının gerekli olduğu her yerde rüzgar termal enerjisinin potansiyel kullanımlarını görüyorlar. Bu, binalar için yerel ve bölgesel ısıtma tedarikinin yanı sıra kağıt, karton ve gıda endüstrilerindeki birçok işlemi içerir. Deniz suyunu tuzdan arındırma veya seraları ısıtma sistemleri de rüzgar termal enerjisinden yararlanabilir.
Diğer bir uygulama ise yüksek sıcaklıkta ısı depolamadır: Isıyı 600 santigrat dereceye kadar bir sıcaklık seviyesinde birkaç gün ve hafta boyunca depolarlar. Rüzgar esmediği zaman, bu ısı elektrik üretmek için kullanılır. Piller gibi elektrikli depolama ile karşılaştırıldığında, termal depolama çok daha ucuzdur.
Rüzgar termal sistemleri, 100 santigrat dereceye kadar ısı sağlayan merkezi olmayan küçük rüzgar türbinleri veya 600 santigrat dereceye kadar yüksek sıcaklıkta ısı sağlayabilen büyük rüzgar çiftlikleri olarak uygulanabilir.
Pilot tesisin işlevsel diyagramı
Bir rüzgar termal sisteminin merkezi bileşenleri ve süreçleri.
İlk pratik test: ısı üretin, depolayın ve ölçüm verilerini toplayın
DLR pilot tesisi, Celle’de rüzgar türbini üreticisi PWS-Energiesysteme’nin arazisinde bulunuyor ve iki bölümden oluşuyor: ticari olarak temin edilebilen bir küçük rüzgar türbini ve bir konteyner. Bu, rüzgarın kinetik enerjisini ısıya dönüştürmek için tüm bileşenleri içerir. Rüzgar türbini 22 metre yüksekliğinde ve 15 kilovatlık sürekli bir çıkışa sahip – bu da kabaca tek bir ailenin evinin yıllık enerji gereksinimlerine karşılık geliyor. Malte Neumeier’in ekibi elektrik jeneratörünü kaldırdı ve sistemi yeni amaç için değiştirdi. Konteynerdeki “termal platformun” ana kısmı, teknik terimlerle hidrodinamik geciktirici olarak bilinen özel bir frendir. İlgili uygulamaya bağlı olarak ısıyı üretir ve düzenler. Sıcak su kabı, bir ısı akümülatörü görevi görür. “Rüzgar termal sistemlerinin, güç üreten sistemlerden daha az bileşenle uygulanabileceğini varsayıyoruz. Buna ayrıca daha düşük bir ağırlık, daha düşük yatırım, bakım ve işletme maliyetleri ve arızalara karşı daha düşük duyarlılık da eşlik edebilir,” diye açıklıyor Neumeier.
Halihazırda mevcut olan bileşenlerle hızlı uygulama
Endüstriyel uygulamaya yönelik hızlı gelişmeyi sağlamak için DLR araştırmacıları, piyasada zaten mevcut olan bileşenlerle mümkün olduğunca çalışmaktadır. Proje yöneticisi Malte Neumeier, “Bu teknolojinin nispeten kolay bir şekilde büyütülebileceği, yani pratikte gerekli olan bir boyuta aktarılabileceği konusunda iyimseriz,” diyor. Prototip ile çalışmanın odak noktası, teknolojinin optimizasyonu ve daha da geliştirilmesi ile karlılık analizleri ve uygulama senaryolarının oluşturulmasıdır. Bu, örneğin, ısı üretimi için bileşenlerin kaptan rüzgar türbininin naseline yeniden yerleştirilmesini içerir. Bu, mekanik kayıpları azaltmak ve ısı transferini optimize etmek için tasarlanmıştır.
DLR, 2 Haziran 2022’deki Hamburg İnovasyon Zirvesi’nde bu yeni araştırma alanı hakkında fikir verecek ve termal platformun prototipini ilk kez gösterecek (Altonaer Fischauktionshalle, Expo, Stand 25).
“Rüzgar termal enerjisinin belirleyici avantajı, ısıyı doğrudan üretmemizdir. Bu, bir dönüşüm adımını kaydettiğimiz için verimliliği artırır. Örneğin şimdiye kadar, şu anda ihtiyaç duyulmayan rüzgar enerjisinden elektrik, ısı üretmek ve depolamak için kullanıldı. Uçuş Sistemleri Enstitüsü’nden proje yöneticisi Malte Neumeier, kinetik enerjiyi elektriğe ve ardından ısıya dönüştürürken bir adımınız daha var ve buna bağlı olarak yüksek kayıplara sahipsiniz.
Rüzgar ısısı: iklim dostu ve ısıtma ve endüstriyel prosesler için verimli
Bilim adamları, yaklaşık 300 santigrat dereceye kadar düşük ve orta sıcaklıklarda ısının gerekli olduğu her yerde rüzgar termal enerjisinin potansiyel kullanımlarını görüyorlar. Bu, binalar için yerel ve bölgesel ısıtma tedarikinin yanı sıra kağıt, karton ve gıda endüstrilerindeki birçok işlemi içerir. Deniz suyunu tuzdan arındırma veya seraları ısıtma sistemleri de rüzgar termal enerjisinden yararlanabilir.
Diğer bir uygulama ise yüksek sıcaklıkta ısı depolamadır: Isıyı 600 santigrat dereceye kadar bir sıcaklık seviyesinde birkaç gün ve hafta boyunca depolarlar. Rüzgar esmediği zaman, bu ısı elektrik üretmek için kullanılır. Piller gibi elektrikli depolama ile karşılaştırıldığında, termal depolama çok daha ucuzdur.
Rüzgar termal sistemleri, 100 santigrat dereceye kadar ısı sağlayan merkezi olmayan küçük rüzgar türbinleri veya 600 santigrat dereceye kadar yüksek sıcaklıkta ısı sağlayabilen büyük rüzgar çiftlikleri olarak uygulanabilir.
Pilot tesisin işlevsel diyagramı
Bir rüzgar termal sisteminin merkezi bileşenleri ve süreçleri.
İlk pratik test: ısı üretin, depolayın ve ölçüm verilerini toplayın
DLR pilot tesisi, Celle’de rüzgar türbini üreticisi PWS-Energiesysteme’nin arazisinde bulunuyor ve iki bölümden oluşuyor: ticari olarak temin edilebilen bir küçük rüzgar türbini ve bir konteyner. Bu, rüzgarın kinetik enerjisini ısıya dönüştürmek için tüm bileşenleri içerir. Rüzgar türbini 22 metre yüksekliğinde ve 15 kilovatlık sürekli bir çıkışa sahip – bu da kabaca tek bir ailenin evinin yıllık enerji gereksinimlerine karşılık geliyor. Malte Neumeier’in ekibi elektrik jeneratörünü kaldırdı ve sistemi yeni amaç için değiştirdi. Konteynerdeki “termal platformun” ana kısmı, teknik terimlerle hidrodinamik geciktirici olarak bilinen özel bir frendir. İlgili uygulamaya bağlı olarak ısıyı üretir ve düzenler. Sıcak su kabı, bir ısı akümülatörü görevi görür. “Rüzgar termal sistemlerinin, güç üreten sistemlerden daha az bileşenle uygulanabileceğini varsayıyoruz. Buna ayrıca daha düşük bir ağırlık, daha düşük yatırım, bakım ve işletme maliyetleri ve arızalara karşı daha düşük duyarlılık da eşlik edebilir,” diye açıklıyor Neumeier.
Halihazırda mevcut olan bileşenlerle hızlı uygulama
Endüstriyel uygulamaya yönelik hızlı gelişmeyi sağlamak için DLR araştırmacıları, piyasada zaten mevcut olan bileşenlerle mümkün olduğunca çalışmaktadır. Proje yöneticisi Malte Neumeier, “Bu teknolojinin nispeten kolay bir şekilde büyütülebileceği, yani pratikte gerekli olan bir boyuta aktarılabileceği konusunda iyimseriz,” diyor. Prototip ile çalışmanın odak noktası, teknolojinin optimizasyonu ve daha da geliştirilmesi ile karlılık analizleri ve uygulama senaryolarının oluşturulmasıdır. Bu, örneğin, ısı üretimi için bileşenlerin kaptan rüzgar türbininin naseline yeniden yerleştirilmesini içerir. Bu, mekanik kayıpları azaltmak ve ısı transferini optimize etmek için tasarlanmıştır.
DLR, 2 Haziran 2022’deki Hamburg İnovasyon Zirvesi’nde bu yeni araştırma alanı hakkında fikir verecek ve termal platformun prototipini ilk kez gösterecek (Altonaer Fischauktionshalle, Expo, Stand 25).