Sakarya Üniversitesi (SAÜ) Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Ekrem Büyükkaya ve proje ekibi öğrencileri, kambur balinadan esinlenerek tasarladıkları tüberküllü rüzgar türbin kanat projesi ile “TÜBİTAK 2241 Sanayiye Yönelik Lisans Bitirme Tezleri Yarışması” ürün geliştirme kategorisinde birincilik ödülü aldı.
SAÜ Makine Mühendisliği Bölümü öğrencisi Ümit Gedik, Ali Rıza Görüm, Lütfi Kardeş ve Furkan Çakar’ın danışman hocaları Doç.Dr. Ekrem Büyükkaya gözetiminde geliştirdiği tüberküllü rüzgar türbini kanat tasarım çalışmaları, yaklaşık bir yıl sürdü. Öğrencilerin çalışması, TÜBİTAK yarışmasında ürün geliştirme kategorisi jüri değerlendirilmesinde dört farklı kriteri başarıyla geçti.
Öğrenciler, bu çalışmayla, ürün geliştirme kategorisinde final aşamasına kalan 32 proje arasında birinciliği elde etti.
Doç. Dr. Ekrem Büyükkaya, danışmanlığını yaptığı öğrencileriyle gerçekleştirdikleri çalışmanın TÜBİTAK kapsamında yapılan 2241-A sanayi destekli bitirme tez projesi olduğunu söyledi.
GÜRÜLTÜ KİRLİLİĞİNİ DE AZALTIYOR
Öğrencilerini projenin ikinci aşaması olan yarışmaya teşvik ettiğini ve TÜBİTAK’tan “Ürün Geliştirme” kategorisinde birincilik ödülünü aldıklarını ifade eden Büyükkaya, “SAÜ olarak ülkemizde ilk kez böyle bir çalışmaya imza atarak başarılı olmamız öğrencilerimiz ve üniversitemiz adına mutluluk verici. Tüberküllü rüzgar türbin kanadı ile klasik kanatlara göre daha verimli olabilecek farklı bir tasarımı ortaya koymaya çalıştık.” dedi.
Rüzgar türbin kanatlarına yönelik daha önce yurt dışında farklı çalışmalar yapıldığını ancak bu tür çalışmaların ülkemizde de yapılarak geliştirilmesinin, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı açısından önemli avantajlar sağlayacağını belirten Büyükkaya, tasarladıkları tüberküllü kanadın klasik kanatlara göre daha düşük rüzgar hızlarında maksimum güce ulaştığını, böylece önemli verim artışı sağladıklarını belirtti.
Türkiye şartlarında rüzgarın her yerde istenilen derecede yoğun olmadığına değinen Büyükkaya, şöyle devam etti: “Yeni nesil kanat yapısında tüberkül adı verilen tümsekler vardır. Proje kapsamında gerçekleştirilen kanat profili sayesinde, düşük hızlı rüzgarın kanadın önündeki tümsekli kanallara çarpması nedeniyle kanalların rüzgar akışını ayırarak kanadın düzenlenmiş yüzeyi boyunca hızlanmasına sebep oluyor.
KLASİK KANATLARA GÖRE DAHA VERİMLİ
Aynı zamanda kanadın genişliği boyunca hava hareketini ve diğer ucuna hava geçişini yavaşlatıp, böylece hava akışının kanallar içinde korunarak daha fazla rüzgarın yakalanmasını sağlıyor. Böylece klasik kanatlara göre daha yüksek enerji verimi ile çalışabilecek ve yine klasik kanatlarda ortaya çıkan gürültü kirliliğini de önemli ölçüde azaltacaktır.”
Büyükkaya, projenin doktora çalışması kapsamında devam ettiği aktararak, “Arkadaşlarımız lisans öğrencileridir. Ön çalışmaları değerlendirip güzel bir çalışmaya imza atmışlardır. Burada kanat ve fan adı altında ifade ettiğimiz tüm çalışmalarda önemli olan bir kavram vardır ki bu da ‘hücum açısı’ dır. Tüberkül rüzgar türbin kanadı ile bu hücum açısı değerleri klasik kanatlara göre yaklaşık yüzde 40’lara varan artışların olacağı, yani kanadın daha dik konuma ulaşabileceğini gösterir.
Hücum açısının yüksek olması kanadın durma noktasının geciktirilmesini, o da verim artışını sağlayan önemli etkenlerinden biridir. Bilgisayar ortamında yapılan yaklaşık 40 farklı tasarıma yönelik çalışmalar sonrasında, 50 km/saat rüzgar hızında tüberküllü kanadın hücum açısı yüzde 33, kaldırma kuvveti ise yaklaşık yüzde 18 iyileşti” diye konuştu.
SÜRDÜRÜLEBİLİR KAYNAKLARIN KULLANIMI
Tüberkül türbin kanadını, yaklaşık 15-20 ton kütlesindeki kambur balinanın 1,5 metre uzunluğundaki bir yüzgecinden esinlenerek tasarladıklarını dile getiren Doç. Dr. Büyükkaya, şunları kaydetti: “15-20 ton kütlesindeki bir balinanın suyun içinde hızlı ve ani bir şekilde manevra kabiliyetini sağlayabilmesi, hareket yönlerini iyi bir şekilde belirleyebilmesinden yola çıkarak balinanın yüzgeç yapısına benzer bir rüzgar türbin kanadına uygulama çalışmasını gerçekleştirdik.
Bu tür yapılar, havalandırma sisteminde kullanılan fanlara da uygulanabilir, ortamı serinleten tavandaki pervanelere, otomotiv sektöründeki motorun soğutma fanına hatta bilgisayardaki küçük fanlara dahi uygulanabilir. Günümüz şartlarında sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımına yönelik artık ülkemizde de önemli adımlar atılmaktadır.
Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına yönelik çalışmalara son yıllarda önem verilmesi, bu çalışmalara hız verilerek devreye alınması ve yatırımların artırılması sevindirici bir olaydır.”
Sayısal çözümlemeler sonucunda kanatların çalışma bölgesindeki akış çizgileri incelendiğinde, tüberküllü kanadın ortalama akış hızı klasik kanada göre yüzde 8, hacimsel debinin ise yüzde 22 iyileştiğine dikkati çeken Büyükkaya, tasarımını gerçekleştirdikleri tüberküllü rüzgar türbin prototipinin 600 watt güç ürettiği bilgisini verdi.
Büyükkaya, kanat boyutlarına bağlı olmakla birlikte prototipini ürettikleri tüberküllü kanadın saatteki hızı 18 kilometre olan rüzgar ile maksimum güce ulaştığını, klasik kanatlı rüzgar türbininde ise bu hızın 24 kilometre/saat civarında olduğunun altını çizdi.
Doktora tez çalışması kapsamında ürün performansına yönelik yeni tasarım çalışmalarının hali hazırda devam ettiğini aktaran Doç. Dr. Büyükkaya, ürünün iyileştirilmesi kapsamında patent başvurusu çalışmalarının ise başlatıldığını dile getirdi.
“CAM ELYAFTAN KALIPLARINI ALDIK”
SAÜ Makine Mühendisliği Bölümü son sınıf öğrencisi Ümit Gedik de tüberküllü rüzgar türbi̇n kanat imalatında görev aldığını ifade etti.
Tüberküllü rüzgar türbi̇n kanadının, kambur balinadan esinlenerek ortaya çıkarılmış bir çalışma olduğunu, bu çalışmayı yaparken 40’a yakın kanat tasarımı yaparak kanatları birbiriyle karşılaştırdıklarını vurgulayan Gedik, “Analizler gerçekleştirdik ve en verimli kanat yapısını belirleyerek prototip üretimimizi yaptık. 900 milimetre boyundaki kanadımızın cam elyaftan kalıplarını alıp üretimini yaptık” diye konuştu.
Öğrencilerden Ali Rıza Görüm ise Konya’da düzenlenen TÜBİTAK yarışmasında birincilik ödülü aldıklarını belirterek, şunları söyledi: “Bu yarışmada ürün değerlendirilmesinde bazı belirleyici özellikler vardı. Biz de bunların hepsini sağlayan ekip olarak birincilik ödülünü aldık. Bunların içerisinde özgünlük, yenilikçilik, ekonomiye değer katması gibi özellikler vardı. Bunları sağlayarak yarışmada birincilik ödülü aldık. İnşallah çalışmalarımızı daha da güzel seviyelere getirebiliriz.”