Rüzgar Enerjisi Üretiminde Çift Beslemeli Elektrik Makinaları

"Çift Beslemeli Elektrik Makinaları" esasta hem statöründe hem de rotorunda sargılarda alternatif akımların aktığı bir makina türüdür.  Genelde en çok kullanılan türü üç fazlı sargılı rotorlu endüksiyon (asenkron )makinalardır.  Bu makinaların çalışma şekli uzun yıllardır biliniyor olmasına karşılık, son zamanlarda karşımıza sıklıkla çıkar olmuşlardır. Bunun sebebi elektrik üretim teknolojilerinden rüzgar enerjisiyle enerji üretiminde bu makina türünün tercih edilir hale gelmesi olmuştur.

Çift Beslemeli Endüksiyon Jeneratörü

Çift Beslemeli endüksiyon jeneratörleri (Doubly-fed induction generators) bu makinaların en çok kullanılan türüdür ve rüzgar santrallerinde tercih edilirler. Diğer jeneratör (alternatör) türlerine göre bir takım üstünlükleri vardır. 

• En büyük üstünlüğü rüzgar enerjisiyle üretimi esnasında," rüzgar hızından bağımsız olarak çıkış gerilimlerinin genlik ve frekanslarının sabit bir değerde kalmasını sağlayabiliyor olmaları"dır. Bu yüzden bu alternatörler ulusal şebekeye direk bağlanarak şebeke ile sürekli senkron halde çalışabilirler. 
• Diğer üstünlüğü ise, çıkış güç faktörünü kontrol ederken aynı zamanda  kullanılacak güç elektroniği cihazlarının ebatlarının makul seviyelerde tutulabilmesine olanak sağlamalarıdır. Bunlardan başka;
• Düşük rüzgar hızlarında elektrik güç üretimi yapabilmesi
• Ani tork ve çıkış güç değişimlerine çok iyi cevap verebilmesi
• 
  

Trafolarda Sırt Sırta Testi (Sumpner Testi)

Sumpner testi ya da namı diğer sırt sırta testi ya da yük testi bir trafo testidir ki tam yük halini ve dolayısı ile ısınma testini gerçekleştirebilmeyi mümkün kılarBu test büyük trafolarda kullanılır. Büyük trafolarda olağan tam yük testleri tüketilen enerji çok büyük ve trafonun nominal yükünü karşılayacak uygun yükleri bulmak zor olacağından bu test daha elverişli hale gelir. Burada unutmamak gereken husus , ısınma testlerinde trafonun pek çok saat süresince tam yük altında kalması gerektiğidir. Bu test ayrıca verimin belirlenmesinde de kullanılır.

(Electromanyetik cihazlar  üzerine pek çok paten sahibi olan William Sumpner tarafından tasarlanmıştır )

Testte iki tane aynı özelliklere sahip trafo T1 ve T2 kullanılır.Her bir trafonun primer sargısı ana kaynağa bağlıdır. Böylece iki trafo paralel hale gelirler.

Trafolarda Sumpner Testi

Sekonder sargıları açıkken (S anahtarı açık)  W1 wattmetresi  iki trafonun toplam boşta kaybını ölçer. Bakır kaybı çok düşük olacağından wattmetre demir kayıplarını ölçmüş olur. Sekonder sargılar seri bağlıdır fakat polariteleri terstir. Sekonder gerilimleri birbirini iptal ettiğinden  S anahtarı kapatıldığında devreden akım geçmez. Yardımcı bir kaynak sekonder sargılara seri olarak bağlanır. Bu kaynak ya  yardımcı trafolu ve değişken genlikli bir  gerilim kaynağı ya da sekonder sargılara direk bağlı  bir oto trafo kullanılarak oluşturulabilir. 

Değişken kaynak sekonder sargılara akım enjekte etmekte vazife görür. Sekonderler birbirini iptal ettiğinden nominal akım akıtacak gerilim oldukça düşüktür. Sekonder akımı primer tarafına dönüştürülerek aktarılır ve bu akım primerde paralel bağlantı söz konusu olduğundan ana kaynağa akmaz ve dolayısı ile W1 wattmetresi bir değer göstermez. W2 wattmetresi her iki trafonun toplam bakır kayıplarını gösterir. Trafoların çalışması esnasında, trafoların üzerinden büyük bir enerji geçmediğinden enerji tüketimi düşüktür. Bunla beraber nominal / tam akımda gerçekleşecek bakır ve demir kayıpları, trafolar tıpkı tam yük altında çalışıyormuşçasına sağlıklı ölçülmüş olur. 

Yıldırımdan Korunma ve Topraklama Konusunda Önemli İlkeler

Tavsiye Edilen Topraklama İlkeleri

Önde gelen yıldırım mühendisleri ve önemli teknik yönetmelikler ve standartlar en önemli topraklama ilkelerinde anlaşırlar. Bu ilkeleri özetle aşağıda veriyoruz.

1- Tüm metal tesisatta potansiyel dengelemesi yapmak gerekir. Binalarda yıldırım koruma için bu durum topraklama direncinden daha fazla önem taşır. Potansiyel dengelemede en iyi yöntem ring şebeke veya temel topraklamasıdır. Aşağı iniş iletkenleri böyle bir ring şebeke toprağıyla birleştirilir. Bu durumda ilave toprak elektrotları gereksiz hale gelebilir. 

2- Yeterli topraklama , söz konusu frekansta toprak direncinin, bağlı bulunduğu devrenin direnci ile karşılaştırıldığında daha küçük olmasını gerektirir. Bu kritere göre, yalıtılmış şase ile toprak arasında çok yüksek dirençler söz konusu olabilen elektrostatik cihaz topraklamalarında olduğu gibi binlerce ohmluk yüksek dirençli toprak değerlerine izin verilebilir. Ne var ki etkili bir topraklama için sadece bir kaç ohmluk dirençler gerekir.

3- Yıldırım koruma sistemlerinin topraklaması, tehlikeli potansiyel farkları yaratmaksızın yıldırımı toprak içerisinde dağıtır. Bu amaçla en etkili topraklama korunacak nesneyi çevreler. Topraklama sistemi ve tüm topraklı metal parçalar üzerinde referansuzak bir mesafedeki sıfır toprağa göre ortaya çıkan potansiyel farkı yükselir. Çok yüksek bir değere ulaşabilir fakat korunacak nesne (örneğin binanın tümü) içerisindeki potansiyel farkları sınırlandırılırsa herhangi bir tehlike söz konusu olmaz. (Önemli olan farkın büyük değerde olmamasıdır, bina veya nesnenin genel potansiyel seviyesinin yükselmesi tek başına tehlike oluşturmaz) . Tüm metal aksam birleştirilirse etkili bir dengeleme gerçekleştirilmiş olur.

4- Bütüncül bir yıldırımdan korunmaya ait potansiyel dengelemesi işlemi dahili yıldırımdan korumanın gerçekleşmesi için bir temel oluşturur. Bu temelde, elektrik ve elektronik veri aktarma teçhizatını koruma amacıyla yapılan yıldırımdan kaynaklı aşırı gerilim koruması vardır.Bir yıldırım darbesi sonucunda (parafudur takılmış olan canlı iletkenler de dahil ), yıldırımdan etkilenen binadaki tüm tesisatların potansiyeli (parafudr takılı elektrik sisteminin faz iletkenleri de dahil olmak üzere) topraklama sistemindeki potansiyel yükselmesiyle aynı olacaktır. Böylece sistemde tehlikeli bir aşırı gerilim ortaya çıkamayacaktır.Bugünlerde yıldırımlık sistemlerinde eşpotansiyel dengeleme vazgeçilmez bir uygulama haline gelmiştir. Bu uygulamaya göre, binaya giren tüm metal su, elektrik, telefon gibi hizmet hatları ile elektrik sistemi, yıldırımlık sistemine ve topraklama sistemine ayırıcı atlama aralıkları üzerinden direkt bağlantılarla ya da parafudrlar (faz iletkenleri için ise ) ile bağlanırlar. 

5- Telefon ve veri teçhizatı , A.C güç sistmelerinin elektriksel güvenliğine yönelik topraklama sistemi ve bina topraklama elektrodu sistemleri için düşük empedanslı topraklama ve birleştirme bağlantılarının sağlanması önemlidir. Bu tavsiye yıldırımlık topraklama ağı gibi oluşturulmuş topraklama elektrotlarına ek olarak düşünülür. Topraklama gerekliliğinin kısmen de olsa ihmali neticesinde, veri-telefon teçhizatı ile aynı anda personelin temas halinde bulunabileceği topraklı bir cihazın arasında tehlikeli olabilecek gerilim yükselmeleri oluşabilir.

----------------------------------DEVAM EDECEK-----------------------------------------

Yangına Dayanıklı Kablo & Alev Geciktirici Kablo

Alev geciktirici Kablo : Bir kablo güzergahında yangının yayılmasının engellenmesinin elzem olduğu durumlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. En basitinden PVC kablo böyle bir kablodur. Ne var ki PVC zehirli gaz ve yoğun duman  ürettiğinden kritik tesisatlarda kullanılmamalıdır. Bundan başka NHXMH kablo da aynı şekilde alev geciktirici özelliktedir.(Halojensiz olmak özelliğine ek olarak)

.

Yangına  Dayanıklı Kablo :  FR kablo = yangın durumunda hayati önem arzeden sistem ve hizmetlerin devamlılığını sağlayacak şekilde (  circuit integrity : sörkıt integriti : devre bütünlüğü kavramıyla izah edilir) tasarlanan kablolardır. Daha çok kullanılan izolasyon malzemesinin kimyasal özellikleri değiştirilerek veya damar çevrelerine mika bant sararak bazen de her ikisi yapılarak tasarlanan kablolardır. FE 60, FE120 vs olarak verilir ki burada rakamlar dakika olarak yangına karşı mukavemeti verir. Bu süre boyunca standart yangın şartlarında kısa devre veya kopma gerçekleşmez.

N2XH FE180 kablo : 1- Sınıf 1 ya da 1 bakır iletkenler        2-Mika Bant           3- xlpe yalıtım
4- Halojensiz dış kılıf

Düşük Duman ve Gaz (Salan) Kablolar: LSF kablolar= PVC 'ye nazaran çok  az duman ve gaz çıkaran kablolardır. Gazları zehirli gaz ihtiva edebilir.

Düşük Duman Salan ve  Halojensiz Kablolar: LSZH kablolar= yandığında çok az duman ve gaz çıkarırlar. (PVC ye nazaran) ve halojen yani zehirli gaz ihtiva etmezler.

LSZH kablolar ayroca LZSO , OHLS olarak da isimlendirilebilirler.

Yangına Dayanıklı Kablolar için Test Düzeneği ve Testi

Fiyatları düşük olduğu için (görece olarak), yangın kablosu olarak yangın geciktirici kablolar yaygın kullanım alanına sahiptir. 

Yangına dayanıklı kablolar ise  yangın alarm ve söndürme sistemlerinde olduğu gibi kritik devrelerin beslenmesinde devre bütünlüğünü sağlamak maksadı ile kullanılırlar.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Sekonder (Şarj edilebilir piller) Pillerin Özgül Enerji -Sıcaklık Tablosu

Sekonder pillerin mukayesisini yapan güzel bir tablo:

Sekonder Pillerin Karşılaştırılması

Almanyada 2013 Yılı Güneş Enerjisi Maliyetleri

           
 Güneş enerjisi üretim tesislerinin ilk üretim maliyetleri 2013 yılının ilk üç çeyreğinde 7,8 ve 14,2 sent /kwh aralığında seyretmiştir. 2011 yılından  beri Almanyada bu fiyatlar konut elektrik fiyatlarının altındadır. Diğer ülkelerde , İspanya İtalya ABD ve Avustralya gibi, şebeke paritesine (yenilenebilir enerji kaynağından üretilen elektriğin konvansiyonel yolla üretilen elektrikle eşit ya da daha düşük maliyete sahip olması) geçmiş yıllarda zaten ulaşılmış idi.Güney İspanya’da 2012 yılında “VDI haber”’e göre 7-9 cent/kwh civarlarında üretim yapabilmektedir. “Alman Ekonomi Araştırma Enstitüsü” güneş enerjisi üretim maliyetlerinin beklenenden daha hızlı düştüğünü açıkladı. Ayrıca Avrupa Komisyonunun geçmiş raporlarından birinde 2050 yılunda beklenen enerji üretim maliyetinin şimdiden yarısı dolaylarında bulunduğumuzdan bahsedilmektedir.

 

Almanyada 2013 yılı Güneş Enerjisi Maliyetler

Yukarıdaki tablo Fraunhofer Güneş Enerji Sistemlerinin bir çalışmasından çıkarılan sonuçlara göre oluşturulmuştur. Kabullenmeler yatırım maliyetleri ve gelirleri hariçte tutularak çalışmaya esas yapılmıştır:

Esas alınan gerçek ağırlıklı ortalama sermaye maliyeti kalemi yaklaşık % 2, 8, senelik işletme maliyeti 35 euro ve senelik gelir düşüşü % 0,2 kabul edilmiştir.

Diğer işletme maliyeti ve senelik gelir düşüşü değerleri bu tabloyu değiştirebilir. 25 yıllık bir işletme süresinden yola çıkılır. Güneş enerjisi santralleri hareketli bir parça ihtiva etmediğinden, uzun ömürlüdürler. Bu süre boyunca kullanılabilecekleri kabul edilebilir. Santralin demontaj ve hurdaya çıkarma maliyetleri durağan maliyet olarak ele alınabilir. Kilowattsaat başına ortlama maliyet hesaplanırken hem maliyetler hem gelirler daha önce kullanılan gerçek sermaye maliyetiyle iskonto edilmelidir. Elektrik üretim maliyetleri üretilen tüm elektriğin kullanıldığı varsayımı ile hesaplanır.

Görsellik sağlamak amacıyla tablo renk renk kademelendirilmiştir.

Beyaz kutucuklarda Almanyada ki büyük sanayi tüketicilerinin elektrik fiyatı olan 9,71 ct/kwh ‘nin altında kalan maliyetler bulunmaktadır. Gri arkaplanlı olan kutucuklar bu maliyetlerin üzerinde kalmaktadır. Tüm bu değerler ama,ortalama özel tüketici fiyatı olan 28,7 ct/kwh dan daha düşüktür. Almanyada güneş yönelimli santrallerin gelirleri kwh saat başına senede 700-1200 kwh civarındadır. Yeni santraller için ortalama gelir tabloda italik olara verilmiştir.

---------------------------------------------------------------------------------------------


kaynak : http://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik

Die Stromgestehungskosten von Photovoltaikanlagen in Deutschland lagen im dritten Quartal 2013 zwischen 7,8 und 14,2 ct/kWh.^[70]. Seit dem Jahr 2011 liegen sie in Deutschland unterhalb des Haushaltsstrompreises.^[71] In anderen Ländern, wie Spanien, Italien, Teilen der USA und Australien wurde die Netzparität bereits in den Jahren zuvor erreicht. In Südspanien können im Jahr 2012 laut VDI nachrichten Photovoltaikanlagen für 7-9 ct/kWh Energie produzieren.^[72] Das Deutsche Institut für Wirtschaftsforschung (DIW) stellt fest, dass die Kosten für Photovoltaik bislang weit schneller gesunken sind als noch vor kurzem erwartet. So sei in einem jüngsten Bericht der EU-Kommission noch von Kapitalkosten ausgegangen worden, die "bereits heute zum Teil unterhalb der Werte liegen, die die Kommission für das Jahr 2050 erwarte".^[73]

Die nebenstehende Tabelle bildet dieStromgestehungskosten in ct/kWh entsprechend einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ab^[75]. Die Annahmen folgen abgesehen von Investitionskosten und Ertrag der Studie: Der zugrunde gelegte reale gewichtete durchschnittliche Kapitalkostensatz beträgt 2,8%, die jährlichen Betriebskosten 35 € und die jährliche Minderung des Ertrags 0,2%. Andere Betriebskosten oder Ertragsminderungen können die Werte der Tabelle verändern. Weiterhin wird von einer Nutzungsdauer von 25 Jahren ausgegangen. Da Photovoltaikanlagen keine beweglichen Teile enthalten, sind sie sehr langlebig; es ist durchaus denkbar, dass sie auch über diesen Zeitraum hinaus nutzbar bleiben. Es wird davon ausgegangen, dass Demontage- und Entsorgungskosten dem Restwert der Anlage entsprechen. Für die Berechnung der durchschnittlichen Kosten je Kilowattstunde zu Preisen des Jahrs der Installation sind sowohl Kosten als auch Ertrag mit dem zuvor verwendeten realen Kapitalkostensatz diskontiert. Weiterhin gelten die Stromgestehungskosten nur für den Fall, dass der erzeugte Strom auch vollständig verbraucht wird.

Zur Veranschaulichung ist die Tabelle farblich abgestuft: Weiße Kästchen stehen hierbei für Kosten, die unter dem Strompreis von 9,71 ct/kWh für industrielle Großverbraucher in Deutschland ^[76] liegen, grau hinterlegte liegen darüber. Sämtliche Werte liegen unter dem durchschnittlichen Privatkundenpreis im Jahr 2013 von 28,7 ct/kWh.^[77] In Deutschland liegen die Erträge bei nicht nachgeführten Anlagen zwischen 700 und 1200 kWh Ertrag je Jahr und kW_p. Die Werte für den durchschnittlichen Ertrag für neue Anlagen sind in der Tabelle kursiv hervorgehoben.

µA741 İşlemsel Kuvvetlendiricisinin İç Yapısı

Gerçek işlemsel kuvvetlendiricilerin “basitleştirişmiş model”e kıyasla kompleks oluşunu ortaya koyabilmek adına ünlü µA741 işlemcisinin iç devrelerini gösteren şemaya bir göz atalım.

                                               µA741 İşlemsel Kuvvetlendiricisinin İç Yapısı 

Bu entegre devre 1968 yılında geliştirilmiş olup o günün teknolojisine ayna tutar. O günlerde yeni bir teknoloji olan işlemsel kuvvetlendiricilerin tanıtımında öncülük yapan mesleki dergilerde yaygınlaştırılmış, bu devre sayesinde aynı zamanda farklı devre alternatifleri oluşturulmuştur. Bu şekilde en ünlü ve en çok kullanılan işlemsel kuvvetlendirici haline gelmiştir. Bugün özellikle gerekli olduğunda ve az sayıda olmak üzere üretilmektedir. 

Solda mavi çizgi içerisindeki bölge, sabit akım kaynağıyla giriş katı (fark kuvvetlendirici)’nı temsil eder. Üretim şartlarına bağlı olarak ortaya çıkan hatalar (ofset hataları)’ı karşılamak amacıyla bu katta ince ofset ayarı yapabilmek için bir potansiyometrenin bağlanabileceği ilave bağlantı noktaları (terminal) oluşturulur. Üç adet kırmızı ile çerçeve içine alınmış bölgelerin her biri her bir kat için bir akım aynası oluşturur. Akım aynası (yansıtıcısı (http://en.wikipedia.org/wiki/Current_mirror)) akım kontrollü akım kaynaklarıdır ve bu durumda kuvvetlendirici katlarının beslenmesinde görev alırlar.

Fuşya (magenta) çerçeveli bölge primer gerilim kuvvetlendirici katıdır. Bu kat, bir darlington çiftinden oluşur. Yeşil çerçeveli bölge sağ dış taraftaki turkuaz çerçeveli bölge çıkış katı için gerilim üretir. Ortada verilen kondansatör (30 pF) frekans kompanzasyonunda görev alır. Bu kondansatörün silisyum çip üzerinde üretilmesi o dönemlerde önemli bir teknolojik gelişme olarak değerlendirilmiştir. 

---------------------------------------------------------------------------------------------

Kaynak http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker

Um die Komplexität realer Operationsverstärker im Vergleich zu dem vereinfachten Modell darzustellen, ist nachfolgend die Innenschaltung des bekannten µA741 abgebildet. Dieser integrierte Schaltkreis (IC) wurde 1968 entwickelt und spiegelt den Stand der damaligen Technologie wider. Er wurde verbreitet von den Fachzeitschriften zur Einführung in die damals neue Technologie der Operationsverstärker und in Schaltungsvorschlägen genutzt. So wurde er zunächst fast ohne Alternative der bekannteste und am meisten eingesetzte Operationsverstärker. Heute wird er noch in geringen Stückzahlen vornehmlich für den Ersatzbedarf produziert.

Der links eingezeichnete blau umrandete Bereich stellt die Eingangsstufe (Differenzverstärker) mit Konstantstromquelle dar. Zum Abgleich von fertigungsbedingten Fehlern (Offsetfehlern) sind in dieser Stufe zusätzliche Anschlüsse herausgeführt, woran einPotentiometer zum Feinabgleich angeschlossen werden kann. Die drei rot umrandeten Bereiche stellen für die verschiedenen StufenStromspiegel dar. Stromspiegel sind stromgesteuerte Stromquellen und dienen in diesem Fall zur Versorgung der Verstärkerstufen.

Der magenta umrandete Bereich ist die primäre Spannungsverstärkerstufe, bestehend aus einer Darlington-Schaltung mit zwei Transistoren. Der grün umrandete Bereich erzeugt eine Vorspannung für die rechts außen türkis umrandete Ausgangsstufe. Der in der Mitte eingezeichnete Kondensator mit 30 pF dient der Frequenzkompensation. Die Fertigung dieses Kondensators direkt auf dem Siliziumchip stellte damals eine wesentliche Innovation in der Halbleiterfertigung dar.