Rüzgar Türbinlerinde Yerli Üretim

TÜREK 6-7 Kasım 2013, İstanbul Zerrin taç ALTUNTAŞOĞLU,

TMMOB MMO Enerji Çalışma Grubu Danışmanı

tanım

Rüzgar türbini rüzgarın kinetik enerjisini mekanik enerjiye

dönüştüren döner bir makinedir

Mekanik enerji pompa veya değirmen gibi makine tarafından doğrudan kullanılıyorsa bu makine genellikle rüzgar değirmeni olarak isimlendirilir.

Mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürülüyorsa bu makine rüzgar jeneratörü,rüzgar türbini, rüzgar güç birimi, rüzgar enerji dönüştürücü veya hava jeneratörü (aerojeneratör) olarak isimlendirilir.

Kanat

Hub (Göbek)

2. Kule

(Türbinin des-tek elemanı)

4. Diğer Bileşenler (Elektrik Toplama Sis. İletişim Sis.)

3. Nasel

(Türbinin ana parçalarını içinde bulun-duran yapı )

1. Rotor (3 Blades + Hub)

Rüzgar türbin bileşenleri

Rüzgar türbin bileşenleri-Kule-Rotor

Kule: Türbininin destek elemanıdır. Haddelenmiş çelik sac’tan tüp şeklinde ve yukarıya doğru darala-cak şekilde üretilir. Kule parçaları birbirlerine, nasele ve zemine flanşlar ve cıvatalarla bağlanır.

Kule tabanı kuleyi destek-ler ve yükleri toprak veya kaya olan zemine aktarır. Temel genellikle çelikle güçlendirilmiş beton

Erişimin zor olduğu yer-lerde beton-çelik direk ve kafes direk çözümleri var

Rotor: Dört temel bileşenden oluşur: Kanatlar, Kanat kökü, Göbek (Hub), Kanat Açı Ayarlama Sistemi Kanatlar: Temel malzemesi çelikle güçlendiril-miş epoksi reçine gibi cam takviyeli elyaftır.

Kanat Kökü: Kanatları destekleyen ve göbeğe güvenli bir şekilde bağlanmasını sağlayan çelikten yapılan bileşenlerdir.

Kanat Açı Sistemi: Rüzgar hızına göre opti-mum dönme açısının sağlanabilmesi için kanat açılarını ayarlar. Paslanmaz çelik ve alaşımlı çelikten üretilen elektrik veya hidrolik sürücü ile döndürülen yuvarlak dişlidir.

Göbek: Rotor Kanatları ve kanat kökleri için dayanak noktası ve kanat açı sisteminin bulun-duğu yerdir. Genellikle sfero dökümdür. Mil ve rulman montajı kullanarak nasele bağlanır

Rüzgar türbin bileşenleri-Nasel Dış kabin: Türbinin mekanik bileşenlerini içinde bulunduran yapıdır. Bileşenlerin dış ortam-dan korunmasını sağlar. Genel-likle çelik bir çerçeve etrafında cam elyafı ve çelikle güçlendi-rilmiş plastik gibi hafif malze-melerden yapılır.

Şase : Naselin iç kasa çerçevesi. Genellikle dökme demir ve çelik-ten üretilir.

Frenler : Bakım ve olumsuz hava koşullarında makineyi durdurmak için kullanılan yardımcı cihazlar.

Sensörler: Rüzgar hız ve yön sensörleri, termokapl, kablo büküm sayıcı..vb

Soğutma Sistemi: Büyük fanlar ve havalandırma kanalları ile jenera-tör ve dişli kutusunun soğutulması ve eksoz atık ısısının naselden atılmasını sağlar.

Yön Bulma Mekanizması (Yaw): Maksimum gücü elde etmek için naseli rüzgar yönüne döndüren mekanizma.

Elektronik Kontrol Sistemi: Bileşenlerin çalışması ve türbinin performans verilerinin izlenmesi ve kaydedilmesini sağlar. Ayrıca kulenin tabanında bulunan ana denetleyici ile alt denetleyiciler ve dış taraflar arasındaki iletişimi de sağlar.

Rüzgar türbin bileşenleri-Güç aktarma sistemi Enerjiyi ileten ve ana milin hızını artıran dönen bileşenlerden oluşur:

Miller: İki tür mil var Düşük ve yüksek hız milleri. Rotorun düşük hızlı dönüşünü göbek-ten dişli kutusuna, oradan jeneratöre aktarılmasını sağlar.

Yataklar: Miller, dişli kutusu, yön bulma mekanizması, jenera-tör ve diğer dönen parçalari çin gerekli olan elemanlar.

Kaplin: Dişli kutusunu jeneratöre bağlar. Dişli kutusu tarafından oluşturulan salınımlı yüklerin azaltılmasını sağlar

Dişli Kutusu: Rüzgar türbininin en ağır ve en pahalı parçasıdır. Rotor milinin düşük dönme hızını jeneratörün ihtiyaç duyduğu yüksek hıza dönüştürür. Rüzgâr türbin dişli kutu-ları genellikle planet dişli sistemi kullanır. Doğrudan sürücülü türbinlerde dişli kutusu yoktur.

Jeneratör: Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Asenkron, Senkron, ve Sabit Mıknatıslı (PM) olmak üzere üç farklı tip jeneratör kullanılmaktadır.

Konvertör: Jeneratörden üretilen doğru akımı şebekeyle uyumlu alternatif akıma dönüştürür.

Rüzgar türbin bileşenleri-Diğer bileşenler Elektrik toplama sistemi :

- Trafolar her bir türbinden üretilen elektriği yükselterek havai hat veya yer altı kablolar vasıtası ile santral çıkış barasına iletir.

- Yer altı kabloları/havai hatlar her bir türbinden üretilen elektrik enerjisinin toplanarak şebeke bağlantı noktasına kadar iletilmesi için kullanılır.

- Kesici ve ayırıcılar sitemin güvenli çalışması ve arıza anında hattın sistemden ayrılması için kullanılır

- TM her bir türbinden üretilen enerjinin seviyesini gelen gerilimi elektriği şebeke bağlantı noktasındaki iletim hattı gerilim seviyesine yükseltir.

İletişim sistemi : Rüzgâr türbinlerinin her birinin çalışmasının izlenmesi ve performanslarının kontrol merkezine raporlanmasını sağlar.

Veri toplama ekipmanları ve fiber kablolar türbinin izlenmesi ve performansı-nın raporlanması içindir. Kontrol istasyonu verileri birleştirir ve bilgileri yerel şebekeye gönderir.

Rüzgar türbin bileşenleri hammadde ilişkisi

Tipik bir rüzgar türbini öncelikle çelikten yapılır.

(ağırlığının yaklaşık % 90’ı)

Alüminyum ve diğer kompozitler kanat yapımında önemli

Türbin yapımında kullanılan diğer hammaddeler

arasında dökme demir, bakır, ferrit, pirinç,

seramik, teflon, kauçuk, karbon fiber, epoksi, cam elyafı, sabit mıknatıslar, ön gerilimi alınmış beton (çimento, kum, çakıl ve güçlendirilmiş çelik)..vb

Rüzgar türbini tedarik zinciri RT orijinal ekipman üreticileri (OEM) tarafından imal

edilir. OEM’ler: tasarım, ana bileşenleri dış kaynaklardan temin eder, bir araya getirir, markalar ve gideceği yere

nakleder

OEM’ler bileşenleri 2 farklı yolla temin eder:

Cam elyafı, reçine, motorlar, makine parçaları, hidrolik, kontrol sistemleri merdiven vb alt ve ham madde üreticileri olan 2. ve 3. kademe tedarikçilerden temel parçaları doğru-dan tedarik eden ve birleştiren toplayıcı şirket aracılığı ile : Türbinin ~ % 90 parçası toplayıcılar aracılığı ile

Doğrudan 1. kademe tedarikçilerden temin : Kule, göbek, kanat, dişli kutusu, yataklar, jeneratör, vb büyük bileşen üreticilerden – Türbinin ~ % 10 parçası

Bazı Rüzgar türbin üreticileri ve tedarikçileri

Türbin Üreticisi

Rotor kanatları Tedarikçisi

Dişli Kutuları Tedarikçisi Generatör Tedarikçisi

Kule Tedarikçisi [1]

Kontrol Üniteleri Tedarikçisi

Vestas Vestas[2], LM

Bosch Rexroth, Hansen, Winergy, Moventas

Weier, Elin, ABB, LeroySomer

Vestas, NEG, DMI

Cotas (Vestas), NEG (Dancontrol)

GE Energy

LM, Tecsis

Winergy, Bosch, Rexroth, Eickoff, GE

Loher, GE DMI,Omnical SIAG

GE

Gamesa Gamesa, LM

Echesa (Gamesa), Winergy, Hansen

Indar (Gamesa), Cantarey

Gamesa Ingelectric (Gamesa)

Enercon Enercon Doğrudan sürücülü Enercon KWG, SAM Enercon

Siemens Wind

Siemens, LM

Winenergy ABB Roug, SAM Siemens, KK Electronic

Suzlon Suzlon Hansen, Winenergy Suzlon, Siemens Suzlon Suzlon, Mita Teknik

REpower LM Winenergy, Renk Eickhoff N/A N/A Mita Teknik, Re Guard

Nordex Nordex Winenergy, Eickhoff, Maag Loher Nordex, Omnical

Nordex, Mita Teknik

[1] Kuleler genellikle projelerin yer aldığı yerli piyasada imal edilmektedir. [2] Koyu yazılanlar türbin üreticisi şirket tarafından üretilen veya mülkiyetinde veya türbin üreticisinin sahip olduğu tedarikçiyi gösterir. Suply Chain: To Race to Meet Demand, Wind Directions-January/February 2007

2 MW’lık rüzgar türbini maliyet dağılımı

Arazi

3,90%

Kontrol Sistemi

0,30%

Danışmanlık

1,20%

Şebeke Bağlantı

8,90%

Finansal

Maliyetler

1,20%

Yol

0,90%

Elektrik Tesisatı

1,5%

Temeller

6,50%

Türbin

75,60%

Avrupa’da karadaki rüzgar projeleri için yatırım maliyeti: 1 -1,9 Milyon €/MW (türbin, şebeke bağlantı, temeller altyapı vb dahil 2008 yılında rapor edilen).

Kuzey Amerika’da yatırım maliyeti : 0,98-1,3 Milyon €/MW

Japonya’da yatırım maliyeti : 1,8-2,2 Milyon €/MW,

Hindistan ve Çin’de ise yatırım maliyeti : 1,45 €/MW (1 Milyon $/MW)’ın altında

Türkiye’de rüzgar enerjisi Eylül 2013 toplam rüzgar kurulu gücü : 2676 MW

Suzlon 1,20%

Sinovel 2,06%

Alstom 1,03%

Gamesa 1,15%

Siemens 4,56%

GE 17,23%Nordex 23,01%

Enercon 24,41%Vestas 25,34%

Santrallerde kullanılan türbinler ağırlıklı olarak 2-3 MW gücünde

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin değerlendirilmesi

Rüzgar teknolojisinde yerli üretim politika destekleri, teknolojik uzmanlık ve işgücünden kaynaklanan bölgesel avantajlar gibi faktörlerle sağlanabilir.

Yerli rüzgar gücü teknolojisi üretimi iki farklı şekilde uygulanabilmektedir:

1. Yerli pazara satış yapan uluslar arası şirketlerin üretimlerinin ülkeye kaydırılması ile uluslararası türbin şirketlerinin belli bileşenlerinin ortak girişim şirketleri kurularak yerli üretimi

2. Tamamen yerli rüzgar türbini tasarımı ve imalatı.

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin değerlendirilmesi

Ülkemizde rüzgar türbinleri kule, kanat, transformatör, jeneratör, diğer nasel elemanları, iç elektrik bağlantıları ve şalt sahası ile ilgili elektromekanik ekipmanlar, kontrol, sistem koruma ve güvenlik sistemleri gibi sistem bileşenlerinin üretimi konusunda gerekli olan endüstriyel yetenek mevcut. Sorun bu yeteneklerin harekete geçirilmesi konusunda.

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin değerlendirilmesi

İlk rüzgar santralinde tüm ekipmanlar ve diğer hizmetler yurt dışından temin edilirken, Hemen sonraki santralden başlamak üzere bazı türbin markala-rının kule, kanat vb. bileşenlerin yurt içinde üretimi yapıldı, Yeni teşvikler ve lisans alan santral sayısı arttıkça bileşenleri yurt içinde yapılan türbin markalarında önemli artış var Diğer türbin bileşenlerinin yerli üretimi konusunda çalışmalar var

Çeşitli türbin bileşenleri için hammadde, alt ve ara mal üretimi yapan firmalar da var

Ayrıca küçük rüzgar sistemleri tasarım ve imalatı ile tamamen özgün ve yerli teknoloji 500 kW MİLRES türbini tasarım ve üretimi

çalışmaları var.

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin değerlendirilmesi

Türbin kuleleri üretimi yapan bazı firmalar : Çimtaş, AKAT Prefabrik, Algeg, Çiltuğ, Gesbey, Ateş Çelik

Türbin kanatları üretimi yapan bazı firmalar:

Enercon, TPI Kompozit, EA Wind (AVRASYA), Yapıcılar kompozit

Türbin kanatları ara ve hammadde üretimi ve kontrol:

Cam Elyaf San., Duratek, METYX Comp, Aksa Karbon Elyaf

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin değerlendirilmesi

Türbin ana, alt bileşen ve bağlantı parçaları üretimi :

Berdan Cıvata : Kanatlar için saplama ve somunlar, kule bağlantı civataları),

Özgün Makine : Ana mil, kaplin ve redüktör üretim ve işleme),

Dirinler Döküm : RES yönelik parça üretimi, dişli kutusu

REEL Makine :Türbin gövde ve kanat yatakları

Gürgenler : Rüzgar kuleleri için flanşlar, gövde flanşları, özel bağlantı ekipmanları

İğrek Makine : Pik, sfero ve çelik döküm üretimi, türbin şasesi

Gamak : sanayinin ihtiyaç duyduğu motor ve jeneratör üretimi

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin değerlendirilmesi-küçük res

Northel Enerji : Bireysel ihtiyaçlara yönelik türbin tasarımı (%100) ve yerli üretimi, kanat performans testleri (% 85) -10 kW, 20 kW, 50 kW, 100 kW, 150 kW, 250 kW

Pars Makina:

Özgün tasarım ve üretim ParsWind 1200 evsel tüketim için anahtar teslimi RT üretimi

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin artırılması için atılması gereken

adımlar Rüzgar enerji politikasında kısa dönem ara hedefler,

ihtiyaçlar, sağlanacak yan faydalar (istihdam yaratma, kırsal kalkınma, kirliliğin azaltılması, yerel kaynak çeşitliği ve yerli üretim vb) belirlenmeli ve kapsamlı yol haritaları oluşturulmalıdır.

Rüzgar enerjisine yönelik her alanda (türbin tasarımı, mühendislik hesapları, tedarik süreci, imalat, testler, kalite ve belgeleme, rüzgâr ölçümleri ve değerlendirmesi, santral tasarımı, lisans başvuru ve gerekli izinlerin alınması süreci, inşaat, kabul, enerji tahmini vb) çalışma yapanların/yapmayı planlayanların envanteri çıkarılarak, çalışma alanlarına yönelik veri tabanı oluşturulmalıdır.

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin artırılması için atılması gereken

adımlar

İlgili tüm tarafların katılımıyla rüzgar enerjisi konusunda yerli sanayinin yeterliliklerini ve ihtiyaçlarını kapsayan kapsamlı bir rüzgar sanayi sektör raporu hazırlanmalıdır. Belirlenen ihtiyaçlara göre imalat sektörünü destekleyecek politikalar oluşturulmalıdır.

Yerli üretim yapan firmaların doğrudan faydalanma-larını sağlayacak şekilde imalatçıların yatırımlarında kolaylık sağlanması, A&G destekleri, imal edilen türbinlerin güvenirliğini ve kalitesini gösterecek ve tüketici güveninin oluşmasını sağlayacak test ve sertifikasyon programlarına katılım için destekler, vb sağlanmalıdır.

Rüzgar enerji ekipmanlarının yurt içinde üretiminin artırılması için atılması gereken

adımlar Yerli üretimin teşviği konusunda uzun dönemli,

güvenilir ve kararlı bir mevzuat oluşturulmalıdır. Sistemdeki herhangi bir kesinti veya belirsizlik yüksek yatırım riski yaratmaktadır.

Türkiye’de bazı türbin bileşenlerinin yerli üretimi büyük oranda türbin üreticisine bağlı olup bu nite-likte ara malzemelerin ithal edildiği belirtilmektedir. Bu tür malzemelerin istenen kalitede yerli üretimi konusunda çalışmalar yapılmalı, eksikler giderilmeli ve yatırımlarda yerli girdi kullanımı konusu teşvik edilmelidir.

Çin ve Hindistan gibi ülkelerle rekabet edebilecek politikaların geliştirilmelidir.

İlgi ve sabrınız için Teşekkürler ! E-mail: zaltuntasoglu@gmail.com