Külək enerjisi təbiətdə ən geniş yayılmış səmərəli, təmiz və təhlükəsiz bərpa olunan enerji mənbələrindən biridir. Külək enerjisi küləyin gücündən, yəni hava axınlarının kinetik enerjisinin elektrik enerjisinə çevrilməsindən əldə edilir. Həmin kinetik enerjidən istifadə etmək və onu istifadəyə yararlı elektrik enerjisinə çevirmək üçün isə külək turbinindən istifadə edilir.
Külək enerjisi texnologiyaları
Külək turbinləri hündürlüklərindən və rotorun diametrindən asılı olaraq müxtəlif güclərə malik olur və texnologiyanın inkişafı ilə daha iri həcmli külək turbinlərinin hazırlanması üzrə mütəmadi işlər aparılır. Külək enerjisindən optimal istifadə üçün küləkli ərazilərdə çoxlu sayda turbinlərindən ibarət böyük miqdarda elektrik enerjisi istehsal etməyə imkan verən külək elektrik stansiyaları (KES) qurulur.
Texnologiyanın inkişafı ilə illər ərzində külək turbinlərinin parametrləri də dəyişiklərə məruz qalmışdır.
Mənbə: http://data.bloomberglp.com/bnef/sites/14/2017/09/BNEF-Summit-London-2017-Michael-Liebreich-State-of-the-Industry.pdf
Külək turbinləri üfüqi oxlu külək turbinləri (HAWTs) və şaquli oxlu külək turbinləri (VAWTs) olmaqla iki yerə bölünür. Hazırda elektrik şəbəkələrini enerji ilə təmin etmək gücünə malik KES və ya külək fermaları yaratmaq üçün istifadə edilən sənaye həcmli külək turbinləri üfüqi oxlu külək turbinləridir. Şaquli oxlu külək turbinləri isə rotor şaftının şaquli vəziyyətdə quraşdırıldığı və küləyin istiqamətdən asılı olmayaraq elektrik enerjisi istehsal edə bilən əsasən daha kiçik həcmli ərazilərdə quraşdırılan külək turbinləridir.
Külək turbinləri əsasən küləyin istiqamətinə yönəlmiş 3 pərdən (qanad) ibarət olur ki, bu pərlərin hərəkəti külək turbininin üç əsas hissəsini hərəkətə gətirir:
- Rotor: pərlər və onları birləşdirən hissələrdən ibarət olmaqla hava axınlarının kinetik enerjisini mexaniki fırlanma enerjisinə çevirir.
- Sürətlər qutusu: val vasitəsilə mühərrikə qoşulur və fırlanma sürətini dəqiqədə 30 dövrədən (rpm) 1500 dövrə qədər artıra bilir.
- Generator: əldə edilən mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirir.
Mənbə: https://www.mdpi.com/2076-3417/9/12/2469/htm
Külək turbinləri vasitəsi ilə istehsal olunan elektrik enerjisi ötürücü xətlər ilə transformator yarımstansiyasına, oradan da paylayıcı şəbəkələr vasitəsilə istehlakçılara çatdırılır.
Mənbə: https://www.graphitestore.com/wind-turbine-power-brushes
Külək turbinlərdə elektron idarə sistemi turbinə aid bir çox parametrləri- küləyin sürəti, istiqaməti, generator və elektrik enerjisi istehsalı haqqında məlumatları qeydə alaraq sistemə informasiya göndərir. Demək olar ki, müasir turbinlərin çoxunda idarə sistemi və səmərəliliyin analizi üçün mikroprosessor mövcud olur. Bu idarəetmə sistemi, həmçinin turbinin kritik vaxtlarında, məsələn, generatorun həddindən çox isinməsi və şəbəkədən ayrılma hallarında, əlverişsiz hava şəraitlərində xarab olmasının qarşısını almaq məqsədi ilə əyləc funksiyasını da yerinə yetirir.
Külək elektrik stansiyaları
KES-lər ciddi təhlil və planlaşdırma prosesindən sonra inşa edilir. Ən müasir hesablama üsulları ilə küləyin məkan, zaman və dəyişmələri təhlil edilərək, ətraf mühit və sosial təsirlər nəzərə alınaraq, enerji istehsalını maksimum dərəcədə əldə etmək konteksində külək ferması kompleksinin dizaynı tərtib edilir. KES-lər külək turbinlərinin qurulduğu yerdən asılı olaraq quruda külək enerjisi və dənizdə külək enerjisi olmaqla iki yerə bölünür:
Quruda külək enerjisi (Onshore wind) dedikdə quruda yerləşən külək elektrik stansiyaları vasitəsilə istehsal olunan elektrik enerjisi nəzərdə tutulur. 2020-ci ildə dünyada quruda külək elektrik stansiyaları üzrə qoyuluş gücü 698,9 QVt təşkil etmişdir.
Dünya üzrə quruda külək enerjisi gücünə malik olan ölkələrin ilk beşliyi sırasına Çin (273 QVt), ABŞ (117.7 QVt), Almaniya (54.4 QVt), Hindistan (38.5 QVt) və İspaniya (27 QVt) daxildir.
Mənbə: IRENA
“Global Wind Report 2021” hesabatına əsasən, 2020-ci ildə dünya miqyasında ümumilikdə 86,9 QVt gücündə quruda KES quraşdırılıb ki, bu 2019-cu illə müqayisədə 59% artım deməkdir. Çin və ABŞ, bu sahədə iki aparıcı bazar olaraq, 2020-ci ildə yeni qoyuluş güclərinin 75%-ni təşkil etmişdirlər.
Dənizdə külək enerjisi (Offshore wind) dedikdə quruda olan külək elektrik stansiyaları ilə müqayisədə əlavə maneələrin olmaması səbəbindən daha yüksək və daha sabit sürətlə dənizlərdə və okeanlarda yaranan külək axınlarından istifadə etməklə enerji istehsalı hesab edilir. Bu gücdən maksimum istifadə etmək üçün ən son texniki yeniliklərlə təchiz edilmiş meqastrukturlar quraşdırılır. Dənizdə külək qurğuları suyun dərinliyinə, geotexniki cəhətlərinə və ətraf mühit şərtlərinə görə, müxtəlif formalarda ola bilir. Sabit bünövrəli külək qurğuları 30 m-dən az su dərinliyi üçün, üzən külək qurğuları isə 50 m və daha artıq dərinlik üçün optimal hesab olunur.
Mənbə: https://www.boem.gov/
Beynəlxalq Bərpa Olunan Enerji Agentliyinin (IRENA) dərc etdiyi "Future of Wind – Külək enerjisinin gələcəyi" adlı hesabata əsasən, qlobal külək enerjisi gücü 2050-ci ildə elektrik enerjisi tələbatının təxminən 35%-ni qarşılaya bilər. Hesabatda qlobal olaraq dənizdə külək enerjisi bazarının 2010 və 2018-ci illər arasında hər il təxminən 30% artdığı bildirilir. Avropa İttifaqının (Aİ) dənizdə külək enerjisi gücü hazırda 24 QVt həcmindədir və bu gücün 2040-cı ildə təqribən 130 QVt-a çatacağı proqnozlaşdırılır.
Beynəlxalq Bərpa Olunan Enerji Agentliyinin (IRENA) hesabatında 2019-cu ildə dənizdə külək enerjisi üzrə qoyuluş gücünün 28,4 QVt-a, 2020-ci ildə isə 34,4 QVt-a çatdırıldığı qeyd olunub. Dünya miqyasında “Global Offshore Wind 2021” hesabatına əsasən, təkcə 2020-ci ildə dənizdə külək enerjisi üzrə qoyuluş gücü 6.1 QVt olmuşdur. Dənizdə külək enerjisi üzrə qoyuluş gücü 2020-ci ildə ümumi külək enerjisi qoyuluş gücünün 5%-ni təşkil etmişdir.
Hazırda dünyada 162 dənizdə külək elektrik stansiyası fəaliyyət göstərir. Sadəcə 2020-ci ildə 26 dənizdə külək layihəsinin tikintisinə başlanılmışdır. Dünya üzrə dənizdə külək enerjisi gücünə malik olan ölkələrin ilk beşliyi sırasına Birləşmiş Krallıq (10 QVt), Çin (8 QVt), Almaniya (7 QVt), Niderland (2.5 QVt) və Belçika (2 QVt) daxildir.
Mənbə: IRENA
Beynəlxalq Bərpa Olunan Enerji Agentliyinin (IRENA) hesabatına əsasən, 2020-ci ildə dünya üzrə külək elektrik stansiyalarının qoyuluş gücü 733 QVt təşkil etmişdir. 2020-ci ildə dünya üzrə yeni istifadəyə verilən külək elektrik stansiyalarının gücü 111 QVt olmuş, həmçinin, dünyada ən böyük bərpa olunan enerji bazarına sahib olan Çində 72 QVt gücündə, ABŞ-da isə 14 QVt gücündə külək enerjisi stansiyaları quraşdırılmışdır.
Son illərdə texnologiyaların, rəqabətqabiliyyətli təchizat zəncirlərinin inkişafı və qazanılan təcrübələr külək enerjisinin istehsal xərclərində azalma tendensiyasına gətirib çıxarmışdır. IRENA-nın hesabatlarına əsasən təkcə 2010-2019-cu illər arasında quruda külək enerjisi istehsal xərclərində 39%, dənizdə külək enerjisi istehsal xərclərində isə 29% azalma müşahidə edilmişdir. 2019-2020-ci illər arasında Elektrik Enerjisinin Normallaşdırılmış Dəyəri (LCOE) isə müvafiq olaraq 13% və 9% azalmışdır.