Rüzgâr Enerjisi
İnsanlar binlerce yıldır rüzgârdan bir enerji kaynağı olarak yararlanmaktadır. Buna ilişkin olarak ilk akla gelen örnek yelkenli teknedir. Rüzgâr enerjisini kullanabilmenin üç yolu vardır: Yelkenli teknelerde olduğu gibi doğrudan hareketi sağlamak; yel değirmenlerinde olduğu gibi herhangi bir
makinenin kanatlarını döndürmek; elektrik üreteçlerine (jeneratörlere) bağlı türbinleri çalıştırmak. Bu maddede son iki kullanım biçimi üzerinde durulacaktır.
Yel Değirmenleri
İlk yel değirmenleri İS 1000 dolaylarında İran’da yapıldı. Bu değirmenlerde kanatlar uzun bir düşey milin üst ucuna takılır, milin alt ucu da büyük bir taş tekerleğe (değirmen taşına) bağlanırdı. Taş tekerlek sabit bir taşın üzerine oturur, öğütülecek tahıl bu iki taşın arasına yerleştirilirdi. Rüzgâr estiğinde kanatlar ve kanatların bağlı olduğu mil dönmeye başlar, mil de üstteki değirmen taşını döndürür ve böylece arada sıkışarak ezilen tahıl öğütülürdü. Buna benzer, ama yatay milli yel değirmenleri bugün Çin’de hâlâ kullanılmaktadır.
Avrupa’daki yel değirmenlerinin kanatları yatay bir mile takılıdır ve genelde düşey konumdadır. Mil, çalıştırılacak makineye dişli çarklarla bağlanmıştır. Avrupa’da ilk kez 12. yüzyıl dolaylarında yapılan yel değirmenleri direk değirmenler denen tiptendir. Bu tip değirmenlerde, değirmenin makineleri ve bütün öbür donanımları, düşey bir direğin tepesine oturtulmuş bir odanın içine yerleştirilir. Direğin tepesindeki değirmen, kanatlar rüzgârı tam karşıdan alacak biçimde döndürülebilir. Direk değirmenlerin geliştirilmiş bir türü de kule değirmenler'dir; bunlarda değirmen donanımı ahşap ya da tuğladan yapılmış sabit bir kulenin içinde bulunur. Bunlarda yalnızca kulenin kanatları taşıyan kubbesi döndürülebilir.
1750’lerden önce, kanatların rüzgârı karşıdan alabilmesi için rüzgâr yön değiştirdikçe değirmenin de elle döndürülmesi gerekirdi. Daha sonraları Edmund Lee adlı bir İngiliz, ana kanatlara dik gelecek biçimde kule kubbesinin arkasına takılan ve bir tür dümen görevi gören, açılmış yelpaze biçimindeki kuyruk kanatlarını geliştirdi. Rüzgâr yön değiştirip ana kanatlar rüzgârı tam karşıdan alma konumundan çıktığında, bu kuyruk kanatları dönmeye başlıyor ve aynı anda aradaki dişli çarkların yardımıyla otomatik olarak kubbeyi de döndürerek ana kanatları yeniden rüzgârı tam karşıdan alacak bir konuma getiriyordu.
Eski yel değirmenlerinin kanatları yelken bezinden yapılıyordu ve rüzgârın şiddeti çok arttığında tıpkı yelkenli gemilerde olduğu gibi toplanabiliyordu. Sonraki yel değirmenlerinin kanatları panjurlu yapıldı. Panjur parçaları menteşeliydi ve bunlar yayların yardımıyla kapalı tutulabiliyordu. Ama rüzgârın şiddeti arttığında yaylar esneyerek panjurlann kısmen açılmasına ve rüzgârın bir bölümünün
geçip gitmesine izin veriyordu. 1807’de mühendis William Cubitt, panjurları değirmenin içinden ayarlamaya yarayan bir yöntem buldu.
Yel değirmenleri tahıl öğütmek ve Hollanda’da olduğu gibi bataklıklann suyunu pompalamak için kullanılırdı. Ama bugün bu tür su pompalama işlerinde genellikle dizel motorlarıyla çalışan pompalardan yararlanılmaktadır.
Bütünüyle çelikten yapılan ve kafes sistemiyle yapılmış kulelerin tepesine oturtulan yel değirmeni tipleri de vardır. Bu tip değirmenlerin çok sayıdaki kanadı, bisiklet tekerleğindeki tellere benzer biçimde, birbirine oldukça yakın olarak yerleştirilmiştir ve bunların rüzgârı karşıdan alacak bir konumda tutulmaları bir kuyruk kanadıyla sağlanır. Daha çok uzak çiftliklerde kurulan bu değirmenler kuyulardan su çekmekte ve bu suyun sulama amacıyla pompalanmasında kullanılır. Çelik yel değirmenleri ilk kez 19. yüzyılın sonlarında ABD’de yapıldı. Ucuz ve güvenilir olan bu değirmenlere bugün de pek çok ülkede rastlanabilir.
Rüzgâr Türbinli Elektrik Üreteçleri
Bütün dünyada elektrik üretimi için güneş ve su enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklardan olduğu kadar rüzgârdan da yararlanma konusuna büyük bir ilgi duyulmaktadır. Bugün pek çok evin elektrik gereksinimi birkaç yüz watt gücündeki küçük, rüzgâr türbinli üreteçlerle karşılanabilmektedir. Bu üreteçlerin gücüyle akümülatörler şarj edilir (doldurulur), bu akümülatörlerden aydınlatmada ve elektrikli küçük ev aletlerinin çalıştırılmasında yararlanılır. Ama bugün, milyonlarca watt (megawatt) gücünde, güvenilir, çok daha büyük rüzgâr türbinli üreteçlere gereksinim vardır.
Rüzgâr türbinleri düşey milli ya da yatay milli olabilir. Her iki tip de en bol rüzgârı yakalamak için yüksek kulelerin üzerine yerleştirilir, çünkü yükseklik arttıkça rüzgâr miktarı da artar.
Rüzgârı hangi yönden gelirse gelsin tutabildiği için çok verimli olan düşey milli türbin tipini 1920’lerde Fransız Georges Darrieus geliştirdi. Düşey bir milin iki ucuna bağlanmış, uzun ve eğimli iki ya da üç kanattan oluşan bu tip türbinler, daha çok dev bir yumurta çırpıcısına benzer. Milin alt ucu gene kulenin tepesine yerleştirilmiş olan bir üretece bağlıdır.
Yatay milli rüzgâr türbinlerinde ise, uçak pervanesine benzeyen iki ya da üç kanat vardır. Mil, arka ucuna takılı bir kuyruk kanadının ya da bilgisayar denetimli bir elektrik motorunun yardımıyla sürekli olarak rüzgâr doğrultusunda tutulur. Kanatlar ile mil arasındaki açı da en çok verimi elde edecek biçimde ayarlanabilir.
Her türbin, kurulacağı yerin rüzgâr özelliğine göre özel olarak “akort” edilmelidir. Bu büyük makinelerin boyutlarının ve çıkardıkları gürültünün çevre üzerindeki etkileri (etkilenecek alanın çapı 60 metre ya da daha çok olabilir) kuşlar için yaratabilecekleri tehlikelerle birlikte dikkatle irdelenmelidir.
Rüzgâr türbinlerini geliştirmek için özellikle İngiltere, Danimarka, Hollanda, Almanya ve ABD’de büyük bir çaba harcanmaktadır. Gelecekte belki de rüzgâr enerjisiyle çalışan makineler, rüzgârın kıtalara oranla çok daha kesintisiz estiği uzak adalarda ya da açık denizlerin üzerinde yapılacak platformlara yerleştirilecektir. Buralarda üretilecek elektrik sualtı kablolarıyla kıtalara iletilebilir.
