Hareket eden hava olan rüzgar, insanlık tarihinde çok eski zamanlardan beri kullanılmaktadır. ølk insanlar rüzgar kayna÷ının nedenini bilmemekle beraber, onu kullanma yoluna gitmiúlerdir. Bu yönde belki ilk uygulamalar; tahıl ö÷ütme ve yelkenli gemilerin yüzdürülmesi ile baúlamıútır. Dairesel hareketli yel de÷irmenlerinden yararlanma Orta ve Do÷u Asya toplumlarında görülmüútür. Bunun örnekleri; øran, Afganistan, Pakistan, Tibet, Do÷u Asya ve Çin’de kullanımı ile karúımıza çıkmaktadır. ønsanlar milattan önceki (M.Ö.) devirlerde bile, yelkenli gemilerin yüzdürülmesi dıúında; düúük seviyedeki suların daha yükse÷e çıkarılmasında ve bu÷day ö÷ütülmesinde rüzgar enerjisinden faydalanmıúlardır [56] Bir pervane ile mile ba÷lanmıú dairesel hareket üreten ilk gerçek yel de÷irmeni, Eski Babil uygarlı÷ı tarafından M.Ö. 2000 yıllarının baúında inúa edilmiútir [43, 56]. Rüzgar enerjisinin toplum tarafından kullanımı, sanılanın aksine Batı Medeniyetlerinde de÷il, Asya Medeniyetlerinden olan Çin, Tibet, Hindistan, Afganistan ve øran’da kullanıldı÷ı bilinmektedir. Rüzgar türbinleri hakkında ilk yazılı bilgiler; M.Ö. 200-300 yıllarında yatay eksenli yel de÷irmenleri ile ilgili olarak yazılmıútır. Ayrıca M.Ö. 700 yıllarında øranlıların da düúey eksenli yel de÷irmenleri kullandı÷ı, somut kanıtlardan bilinmektedir (ùekil 3.4). Rüzgar gücü, kullanım olarak Asya’dan Avrupa’ya 10. yüzyıl civarında geçmiútir. Bu geçiúin ilk belirtileri olarak 11. ve 12. yüzyılda øngiltere’de yel de÷irmenlerinin kullanımı gösterilebilir. 1190’lı yıllarda Alman Haçlıları yel de÷irmenlerini Suriye’den ülkelerine götürmüúlerdir. Ortaça÷ dönemlerinden bu yana kullanılan yel de÷irmenleri, kuyulardan su çekmek ve tahıl ö÷ütmek amacı ile kullanılmıútır. Hollanda ve Akdeniz’deki bir çok adada bunların örnekleri bulunmaktadır. Tarihçiler, M.Ö. 1700’lü yıllarda Babillerin Mezopotamya civarında sulama amaçlı yel de÷irmenlerinin kullanıldı÷ını söylemektedirler. ølk yazılı bulgularda, Milattan Sonra (M.S.) 700’lü yıllarda øran’da bulunmuútur. Yel de÷irmeni ilk kullanımı sadece øran’da de÷il; Tibet, Hindistan ve Afganistan’da da görülmektedir. Yel de÷irmenleri ile ilgili ilk teknik kayıt denilebilecek, yel de÷irmeni tasarım kayıtlarında 1300’lü yıllarda Suriyeli gök bilimci el-Dimashgi tarafından yapılmıútır. Tarihi kayıtlara göre ilk yel de÷irmeni M.S. 644 yılında øran-Afganistan sınırındaki Seistan’da görülmüútür [56].
ùekil 3.4. Pers uygarlı÷ında kullanılan bir yel de÷irmeni [31]
Rüzgar enerjisinin batı ülkelerine geçiúi Haçlı seferleri yolu ile olmuútur. ølk kez øran’da yel de÷irmeni gören Avrupalılar bunu hemen kendi ülkelerine götürmüúlerdir. Do÷u ülkelerinde ilk gördükleri yel de÷irmenleri düúey eksenli oldu÷undan, batı ülkelerinde ilk kullanılan yel de÷irmenleri düúey eksenli olmuútur. 12. yüzyılın sonunda batı ülkelerinde artık sadece yatay eksenli yel de÷irmenleri kullanılmıútır. Do÷udan batıya geçen yel de÷irmenleri, ilk olarak eksen de÷iúimine u÷ramıútır [36]. ølk yatay eksenli yel de÷irmenleri 1150 yılında øngiltere’de, 1180’de Fransa’da, 1190’da Floransa’da, 1222’de Almanya’da ve 1259’da Danimarka’da görülmüútür. Hollandalılar yel de÷irmenlerinin temel dizaynı üzerinde çalıúarak pervaneli tip kanatlar ve rüzgardan daha çok yararlanabilmek için yel de÷irmenlerin yönünü de÷iútirmek üzere bir çok teknik geliútirmiúlerdir. Yel de÷irmenleri 17. yüzyılla birlikte Hollanda’nın dünyanın en geliúmiú ülkelerinden biri olmasına katkı sa÷lamıútır [43].
Yel de÷irmenlerinin ülkemizde de kullanımı eskilere dayanmaktadır. Tarihi kaynaklarda, østanbul Kadıköy’de Yel De÷irmeni Semti’nin adını oradaki çok sayıdaki de÷irmenlerden aldı÷ı belirtilmektedir. Avrupa ülkelerinde bulunan bir çok yel de÷irmeni hala kullanılabilecek durumda iken, ülkemizin farklı bölgelerindeki
yel de÷irmenleri oldukça kötü durumdadır (ùekil 3.5) [56]. Ülkemizde yel de÷irmeni ile ilgili en eski bulgular Eski Troya Uygarlı÷ı’na kadar gitmekte olup Anadolu’da ilk yel de÷irmeninin ne zaman kuruldu÷u bilinmemektedir. M.S. 1389 tarihli bir askeri haritaya göre øzmir Körfezi boyunca yel de÷irmenleri görülmektedir [43].
ùekil 3.5. Balıkesir’in Samlı ilçesinden yel de÷irmenleri [31]
Avrupa’da, 12-19. yüzyıllar arasında yel de÷irmeni performansı artan bir ivme ile geliúmiútir. 1800’lü yıllarda, yalnızca Fransa’da 20000 civarında küçük ölçekli yel de÷irmeni kullanılmıú olup, Hollanda endüstrisinde kullanılan enerjinin %90’ı rüzgar enerjisine dayanmıútır. 1942’de Alman sanayisinde kullanılan enerjinin %11’i rüzgardan sa÷lanmıú ve Almanya’da 18000’den fazla yel de÷irmeni kurulmuútur [43].
Rüzgar enerjisinden elektrik elde etme iúlemi, ilk olarak Danimarkalı meteorolojist Poul la Cour tarafından düúünülmüútür. Aynı zamanda aerodinamik çalıúmalarda da bulunan Poul la Cour, Danimarka’da kurdu÷u Askow Folk High School’da rüzgar enerjisi ile ilgili dersler vermiútir ve 1897 yılında da 89 W gücünde ilk elektrik üretim amaçlı rüzgar türbini (RT) yapmıútır [56]. Danimarka’da 1940-1950’li yıllar boyunca mühendislik úirket olan F.L. Smidth 2 ve 3 kanatlı rüzgar türbinleri yapmıúlardır. 1942 yılında Bogo adasında kurulmuú olan rüzgar türbini, rüzgar-dizel sistemine göre çalıúan hibrit bir sistem olup adanın elektrik ihtiyacını karúılamaktaydı. Poul la Cour’un ilk ö÷rencilerinden olan Johannes Jual, 1950 yılında ilk alternatif akım ile çalıúan rüzgar türbinini geliútirmiútir. 1956 yılında 200 kW kurulu gücünde Gedser rüzgar türbini Danimarka’nın güneyinde çalıúmaya baúlamıútır. Modern rüzgar türbinlerinin öncüsü niteli÷indeki bu türbinler,
elektromekanik dönüú sistemi ve asenkron jeneratöre aynı zamanda aerodinamik uç fren sistemine de sahipti [36]. Amerikalılar 1920’lerin sonunda, elektri÷i olmayan kırsal alanlarda küçük yel de÷irmenlerini elektrik üretiminde kullanmıúlardır. Amerika’da 1920 ile 1930 yılları arasında yel de÷irmenlerinin kullanımında büyük bir artıú yaúamıútır. Çeúitli tiplerdeki Amerikan yel de÷irmenleri, zirai amaçlı olarak halen bütün dünyada kullanılmaktadır. 1930 ve 1940’larda, elektrik üreten binlerce yel de÷irmeni Amerika’da inúa edilmiú olup bu türbinlerin elektrik jeneratörünü hareket ettiren, yüksek hızlarda dönen iki veya üç kanatları bulunmaktadır. Bunlar, elektrik hattının ulaúamadı÷ı çiftliklere elektrik sa÷lamada ve tipik akü depolamada kullanılmıútır [43, 66].
økinci Dünya Savaúından sonra petrol fiyatlarının düúmesiyle, rüzgar türbinlerine olan ilgiyi azaltmıútır. Danimarka’da 1960’ların ortasına kadar çalıúan Gedser RT, fosil yakıtların fiyatlarının düúmesiyle rüzgar enerjisi tekrar pahalı duruma gelmiú ve yerini buhar ile çalıúan türbinlere bırakmıútır. Bundan sonra 1970’li yıllara kadar rüzgar enerjisinde hızlı bir geliúme olmamıútır. Fakat 1970’li yıllardaki petrol krizi ve 1980’li yıllardan itibaren artan çevre bilinci, insanlı÷ı yeni enerji kaynakları aramaya itmiútir. Bu araútırma sonucunda rüzgar çiftliklerinin Amerika ve Avrupa úebekeleri için yayarlı olaca÷ını göstermiútir. 1970’lerden itibaren rüzgar teknolojisi geliúmeye baúlamıútır. Özellikle 1995 yılından sonraki geliúim çok çarpıcıdır. 1995’li yıllara kadar kW mertebesinde RT bulunmaktadır. 1995’li yıllardan sonra MW sınıfına geçilmiútir. Kurulu güç ile beraber rüzgar türbinlerinin pervane çapında artıú da görülmüútür. Artan kurulu güç ile beraber, rüzgar türbinlerinin sadece pervane çapı de÷il, boyları da uzamıútır. 1960’lı yıllarda 20 m civarında olan rüzgar türbin boylarını 2000’li yıllara gelindi÷inde 120 metreye kadar ulaúmıútır [56].