Yeni bir piezoelektrik rüzgar enerjisi hasatçısı tasarımı ve uygulaması / Design and implementation of a new piezoelectric wind energy harvester

Abstract

Bu tez, yeni bir üçlü piezoelektrik enerji hasat (PEH) cihazının tasarım ve imalatını konu almaktadır. Cihazın tasarımı ve imalatına ek olarak maksimum güç noktasını izleme (MPPT) devresi de bu cihaza eklenmiştir. İmal edilmiş bulunan cihaz, pervanesini döndüren rüzgar enerjisini elektrik enerjisine doğrudan çevirmekte olup piezoelektrik levhalardan üretilen dalgaformunu, yüksek toplam harmonik bozulmayı (THD) en aza indirerek bataryada depolayabilmekte veya anlık olarak kullanabilmektedir. Piezoelektrik levhalar, farklı kütlelere (böylece farklı doğal frekanslara) sahip olup cihazın bu özelliği sayesinde geniş uyartım bandında etkili enerji üretmesi planlanmıştır. Tasarlanan cihazda; uçlarına sabit mıknatıslar yerleştirilen piezoelektrik katmanlar, dönme eksenine göre 120°'lik açılar oluşturacak şekilde yerleştirilmiş olup bu geometri çok düşük rüzgar hızlarında bile dönebilen döner eksene bağlı diğer sabit bir mıknatısla bir itme oluşturur. Bu etki, üç piezoelektrik tabakayı 120°'lik faz kayması ile enerji hasadı yapmasına imkan vermektedir. Döner eksene bağlı sabit mıknatıs ve katmanların uçlarına yerleştirilen diğer sabit mıknatıslar birbirlerine fiziksel olarak temas etmediğinden, bu durum tasarlanan cihazın uzun ömürlü çalışmasına olanak vermektedir. MPPT devresi yardımıyla sistemden maksimum güç elde edilen cihaz, Gazi Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Alternatif Enerji Araştırmaları Laboratuvarında (ALENAR) farklı rüzgar hızlarında başarıyla test edilmiştir. Cihazın 1.7 m/s gibi düşük rüzgar hızlarında bile çalışabildiği ispatlanmış olup cihaz, enerji çevrim süreçlerine iyi bir adaydır.