Akademik Veri Yönetim Sistemi
14th INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENGINEERING & NATURAL SCIENCES, Sivas, Türkiye, 18 - 19 Temmuz 2022, ss.273-281, (Tam Metin Bildiri)
Rüzgar
türbini tasarımları, yapılan araştırmalar ve yatırımlar bakımından son yirmi
yılın yenilenebilir enerji üretiminde en önemli alanlarından biri olmuştur. Rüzgar
türbinlerinin elektrik enerjisi üretimindeki payı gün geçtikçe artmaktadır ve
küresel ölçekte bu payın 2050 yılına kadar %20 mertebelerinde olacağı öngörülmektedir.
Rüzgar türbinlerinin fonksiyonu, rüzgarın taşımakta olduğu kinetik enerjiyi
önce kanatlar vasıtasıyla mekanik enerjiye dönüştürmek, sonra da elde edilen
mekanik enerjiyi alternatör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürmektir. Rüzgar
türbinlerinde enerji verimliliği dikkate alındığında türbin kanadı tasarımları,
araştırma ve geliştirme çalışmaları için önemli bir yer teşkil etmektedir.
Rüzgar türbini kanat profili olarak çoğunlukla NASA, NREL, DU ve RISØ gibi kuruluşların
belirlediği hazır kanat profilleri kullanılmaktayken son yıllarda bazı
canlıların özelliklerinden ilham alınarak geliştirilmiş biyomimetik türbin
kanadı tasarımları dikkat çekmektedir. Doğada bulunan balık yüzgeci, uçan
canlıların kanadı, havada süzülen bitki tohumları gibi akışa maruz kalan
yapıların doğayla uyumlu ve yüksek verimlilikte oldukları bilinmektedir. Bu
nedenle rüzgar türbini verimliliğini artırmak ve yapısal olarak daha dayanıklı
rüzgar türbini tasarımları geliştirmek için biyomimikriden faydalanmaktadırlar.
Bu çalışmada son yıllarda yapılmış biyomimetik rüzgar türbin kanadı tasarımları
incelenerek rüzgar enerjisi alanındaki biyomimetik yaklaşımlar analiz edilmiştir.
Ayrıca biyomimetik tasarımlarla ilgili gelecek yönelimlerinden bahsedilmiş ve serbest-formlu
tasarımların geliştirilmesinde büyük kolaylık sağlayan, son yılların popüler teknolojilerinden
olan 3B tarama ve 3B baskının biyomimetik tasarımlara katkısı değerlendirilmiştir.
For the last two decades, wind turbine designs have
become one of the most important areas of research, development, and investment
of renewable energy. The ratio of electricity produced by wind turbines to
overall electricity production is increasing day by day, and this ratio is
projected to be around 20% by 2050 on a global scale. The function of wind
turbines is to first convert the kinetic energy of the wind into mechanical
energy via blades, and then to convert the mechanical energy captured from wind
into electrical energy using alternators. When the energy efficiency in wind
turbines are considered, the blade designs have a significant place in research
and development studies. The commonly used profiles for wind turbine blades are
designed by organizations such as NASA, NREL, DU and RISØ; nevertheless,
biomimetic turbine blades inspired by the characteristics of some animal and
plant species have started to attract attention in recent years. It is known that natural structures
exposed to fluid flow such as fish fins, wings of flies and seeds of trees
floating in the air, are in harmony with nature and are highly effective. Therefore,
researchers use biomimicry to improve efficiency of wind turbines and to
develop more structurally durable wind turbine designs. In this study,
biomimetic blade designs for wind turbines made in recent years were examined,
biomimetic approaches in the field of wind energy were analyzed, and future
trends in biomimetic designs were mentioned. In addition, the contribution of
the popular technologies like 3D scanning and 3D printing, which facilitate the
development of free-form designs, to biomimetic designs are evaluated.