rüzgar endüstrisi

Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımıyla ilgili her gün yeni bir yatırım haberi görüyoruz. Yenilenebilir enerjiye yatırımlar gerek elektrik üretimi gerekse, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımıyla yeni bir ürün buluşu şeklinde gerçekleşiyor. Yenilenebilir enerji kaynaklarının en çok kullanılanlarından biri de; rüzgar enerjisidir. Peki hiç düşündünüz mü? Rüzgar endüstrisinde kullanılan kablolardan alüminyum mu yoksa bakır mı daha iyidir?

Bu yazımızda bu rüzgar endüstrisinin biraz mutfağına girerek, rüzgar endüstrisinde kullanılan kabloları; kalite, bakım ve maliyet gibi bazı yönlerden ele alarak karşılaştıracağız. Önce biraz rüzgar endüstrisinde yaşanan gelişmelere göz atalım.

Rüzgar endüstrisi, endüstri olarak toplamda 16.913 MW’ı devreye alarak 2020’de başka bir büyük yılı tamamladı. 41 eyalette faaliyette olan 60.000’den fazla rüzgar türbini ile OEM’ler, varlık sahipleri ve bağımsız hizmet sağlayıcılar, yeni türbinlerin verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve eskiyen filolarının ömrünü uzatmak için endüstri teknolojisindeki gelişmeleri takip ediyor.

Rüzgar türbini üreticileri, çok sayıda sağlam bileşen gerektiren bir teknolojiye yatırım yaparken varlık sahiplerinin beklediği 20 ila 30 yıllık hizmet ömrüne dayanacak şekilde türbinlerini tasarlamak için büyük çaba harcıyor. Tek bir rüzgar türbininde en zorlu ortamlardan bazılarına maruz kalan 8.000’den fazla farklı bileşen olduğu tahmin edilmektedir. Mayıs 2016’da ANSI, bir Amerikan standardı olarak UL 6141’i (Personel Girişine İzin Veren Rüzgar Türbinleri Standardı) yayınladı. UL 6141, elektrik güvenliği ile ilgili olduğu için daha önce kabul edilen kablo tasarımı ve kurulum yöntemlerine çeşitli kısıtlamalar getirdi. Bu çaba, daha iyi kablo kurulum uygulamalarının yolunu açtı ve kablonun genel tasarımını geliştirdi.

Kablo İşletme ve Bakımı

Durum izleme sistemleri ve önleyici bakım programları, bu makinelerin ve bileşenlerinin sorunlarını giderir ve çok uzun bir süre çalışır durumda tutar. Ancak tıpkı bir otomobildeki lastikler gibi, belirli bir süre ve kullanımdan sonra, olması gerektiği gibi değiştirilmeleri gerekir.

Bir rüzgar türbini içinde kabloların bozulduğu yerin en iyi örneği, kule kablolarının “semer” olarak bilinen bir kablo kılavuzu üzerinden yalpalama güvertesinin hemen altındaki motor bölümüne kadar hareket ettiği damlama döngüsünde bulunur. Bu asılı sallanan kablo demeti, göbeği ve kanatları rüzgar yönünde konumlandırırken nacelle’nin (rüzgar türbinin kulesinin üstündeki üç kısımdan biri) dönmesine izin verir. Nacelle dönüşü meydana geldikçe, bu kablolar sürekli bükülmeye, bükülmeye ve bazen de yalpa güvertesinin merkezine çarpmaya maruz kalır. Kurulum sırasında kablolar düzgün konumlandırılmaz ve aralık verilmezse, bu kablolar birbirlerine doğru büküldükçe, sürtünme ve ısı oluşturarak, kablo kılıfının ve/veya yalıtımın ömrünü kısaltan termal yaşlanma ve aşınma meydana gelir. Kablo yönetimi, yeni filoların gelişmesiyle büyük ölçüde iyileşmiştir, ancak eski operasyonel filolarda kalıcı sorunlar devam etmektedir.

kablo hasarı

Uzun süre yağa maruz kaldıktan sonra izolasyon bileşiminin bozulmasından kaynaklanan kablo hasarı

Rüzgar enerjisi santrallerinde çok çeşitli kablolar ve teller kullanılmaktadır, ancak en yaygın olanları termoplastikler, PVC veya PUR yalıtımlı veya kauçuk kablolar gibi elastomerlerdir. Prensip olarak, her türlü malzeme kimyasal ve fiziksel yaşlandırma süreçlerine tabidir. Ek olarak, plastiklerin yaşlanması diğer iç ve dış faktörlerden etkilenir. Yükün yoğunluğu, süresi ve türü ile çevredeki ortam ve diğer çevresel koşullar kablonun hizmet ömrünü etkiler.

Kablo yaşlanma sürecini etkileyen faktörler şunları içerir:

Burulma: Burulma kabloları, rüzgar türbini üreticisine göre, yaklaşık 20 yıllık bir hizmet ömrü boyunca 2.000 ila 10.000 burulma döngüsü arasında bir fonksiyon testine tabi tutulur.

Titreşim: Rotor vuruşu, kulede olduğu kadar nacelle de titreşimlere neden olur. Bunlar, ilgili bir test düzeneği oluşturmak için rüzgar türbini üreticisi tarafından belirlenmelidir.

Aşınma: Burulmaya dayanıklı kabloların üretiminde kullanılan malzemelerin, kılıf malzemesi bileşikleri üzerinde sürtünme ve aşınma testleri sırasında en iyi sonuçları elde etmek için aşınma oranı düşük olmalıdır.

Birbirine sürtünen kablolar

Birbirine sürtünen kablolar nedeniyle kablo kılıfı hasarı

Yağ: Diğer bir yaşlanma faktörü, kabloların ve tellerin hizmet ömrünü azaltan yağlarla kirlenmedir. Yağ direnci testleri, yaygın endüstriyel yağlarla değil, aynı zamanda bir rüzgar türbininde kullanılan özel yağlarla da yapılmalıdır. Dişliler, motorlar ve rotor göbekleri gibi dönen parçalardan oluşan yağ buharı hafife alınmamalıdır.

Sıcaklık: Termal yaşlanma genellikle, fiziksel ve her şeyden önce kimyasal işlemlerde nicel bir sıcaklık bağımlılığını yaklaşık olarak tanımlayan ve esas olarak yükün gücüne bağlı olan gerçekçi Arrhenius eğrisine göre hesaplanır. Yaşlanma hızı, termal yüke, özellikle iletken sıcaklığına çok bağlıdır. İzin verilen sıcaklık kalıcı olarak aşırı yüklenirse, iletken yalıtımının yaşlanması hızlanır ve dolayısıyla hizmet ömrü azalır. Çalışma sıcaklığı artarsa, örneğin 10°C (70°C ila 80°C), yalıtımın hizmet ömrü “Van ‘t Hoff kuralına” göre yarıya iner. Kesiti boyutlandırırken, uzun bir hizmet ömrü elde etmek için bu dikkate alınmalıdır.

Diğer etkileyen faktörler:

  • Ortam havasındaki oksijen konsantrasyonu
  • Ortam atmosferi (tuz sisi)
  • Kirlilikler (kum, çözücüler, vb.)
  • UV’ye maruz kalma (dış mekan sistemi maruziyeti veya kafes direk kulesi)
  • Radyasyona maruz kalma yoğunluğu ve dalga boyu
  • Ozon kirliliği (enerji radyasyonu, elektromanyetik alanlar)
  • Nem/su yoğunlaşması (su ağaçlandırma)

Özetle, kabloların ve tellerin hizmet ömrü ancak fonksiyon ve özellik testleri kullanılarak yaklaşık olarak belirlenebilir. Bir ısıtma kabininde suni yaşlandırma, eskitme zincirinin sadece bir bileşenidir. Bununla birlikte, kablo amaçlanan uygulamada kullanıldığında, kullanıcının genellikle tanımlayamadığı veya hariç tutamadığı farklı yük türleri ile üst üste binmeler ve etkileşimler ortaya çıkabilir. Bunlar temel olarak kullanılan malzemelerin daha hızlı yaşlanmasına neden olur. Temel olarak, ilgili malzeme karışımlarının stabilizasyonu ayarlanır veya yaşlanma testleri, kabloların belirtilen sıcaklıkta 20.000 saat dayanması için tanımlanır.

Bakıra Alternatif Olarak Alüminyum

Bakır, mükemmel iletkenliği ve dövülebilirliği nedeniyle kablolarda ve tellerde standart haline gelmiştir. Ancak, alüminyum ile karşılaştırıldığında nispeten pahalıdır. Bakırdan daha hafif ve önemli ölçüde daha az maliyetli olan alüminyuma geçiş, birçok durumda uygun bir seçenektir. Alüminyumu başarılı bir şekilde kullanmak, bu iletken metalin yeteneklerini ve sunduğu zorluklarla nasıl başa çıkılacağını anlamak meselesidir.

Bakırın 2021 için ortalama üç aylık fiyatı ton başına alüminyumdan neredeyse dört kat daha pahalıdır. Fiyattaki bu önemli fark, bakıra kıyasla ham alüminyumun daha fazla mevcudiyetinden kaynaklanmaktadır. Mevcut fiyatların değerlendirilmesi, hammadde piyasasının değişkenlik göstermesiyle daha da pekiştirilmektedir.

Metal fiyatlarının artan maliyetleriyle birlikte, daha fazla endüstriyel müşteri, sabit uygulamalar için B Sınıfı iletken örgülü alüminyum kablolar ve motor bölümü gibi burulma direnci gerektiren uygulamalar için daha ince örgülü iletkenlere sahip daha fazla kablo kullanarak maliyet ve ağırlık düşüşlerini hevesle değerlendiriyor. . Bir hammadde olarak alüminyum, bakırdan yaklaşık %70 daha hafiftir. Bu, tüm bileşenlerin ağırlığını azaltmak isteyen çok sayıda uygulama alanının çabalarında yardımcı olabilir. Doğal olarak; alüminyum, elektrik kablolarında kullanıldığında, daha düşük ağırlık sağlayarak kurulumunu kolaylaştırır.

Yüksek gerilim kabloları uzun süredir alüminyumdan yapılmaktadır. Bu uygulama; daha hafif ağırlık sağlayarak, tel ve direklere uygulanan çekme kuvvetini önemli ölçüde azaltır. Ayrıca otomotiv üretimi ve havacılık endüstrisi gibi endüstriler bile alüminyum tellere geçmektedir. Airbus A380’deki tüm kablo tesisatları alüminyumdan yapılmıştır. Alüminyum teller, karşılaştırılabilir akım taşıma kapasitesine sahip bakır tellerden %60’a kadar daha hafif olabilir. Esnek kablo bağlantıları gerektiren uygulamalar için bile bakır her zaman ilk tercih olmamalıdır.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here