Penn State Üniversitesi’nde yüksek lisans eğitimini sürdüren Divya Tyagi, uzun yıllardır havacılık ve enerji mühendisliğinde temel kabul edilen matematiksel bir modeli yeniden ele alarak rüzgar enerjisi alanında dikkat çeken bir çalışma ortaya koydu. Özellikle türbin verimliliği ve dayanıklılığı üzerine geliştirdiği yeni yaklaşım, mühendislerin rüzgar türbinlerini tasarlama biçimini dönüştürebilecek nitelikte.
Tyagi’nin çalışmasının çıkış noktası, 20. yüzyılın başlarında İngiliz aerodinamist Hermann Glauert tarafından geliştirilen ve rüzgar türbinlerinin maksimum güç üretimini hesaplamayı amaçlayan bir denklemdi. Ancak bu klasik model, dönemin ihtiyaçlarına göre şekillenmişti ve günümüzde kullanılan türbinlerin yapısal yükleriyle ilgili bazı önemli detayları dışarda bırakıyordu.
Tyagi ise bu eksiklikleri temel alarak modeli yeniden yapılandırdı. Özellikle rotor üzerindeki kuvvet ve moment katsayılarının hesaba katılmadığına dikkat çeken Tyagi, “Glauert’in modelinde arkadan gelen itme kuvvetleri veya kanatların maruz kaldığı eğilme gibi etkiler dikkate alınmamıştı. Ancak modern türbinler bu yüklerle başa çıkmak zorunda” diyor. Yeni yaklaşımı, bu dinamikleri modelin içine dahil ederek hem daha gerçekçi hem de daha işlevsel bir çözüm sunuyor.
Sade ve güçlü bir model
Yalnızca fiziksel etkileri değil, matematiksel yaklaşımı da gözden geçiren Tyagi, optimizasyon problemlerinde sıkça kullanılan “varyasyonlar hesabı” yönteminden yararlanarak denklem üzerinde önemli bir geliştirme yaptı. Bu yöntem sayesinde hem teorik sağlamlık korundu hem de pratikte uygulanabilirliği yüksek bir sonuç ortaya çıktı.
Danışmanı Prof. Sven Schmitz de bu noktaya dikkat çekiyor: “Tyagi’nin getirdiği ek, şaşırtıcı derecede yalın ama aynı zamanda çok etkili. Mühendislerin tasarımları üzerinde düşünmesini sağlayacak yeni bir alan açıyor.”
Yeni bileşenlerin denklem içine dahil edilmesi, mühendislerin türbin performansını daha doğru şekilde hesaplamasına yardımcı oluyor. Bu da daha verimli, daha uzun ömürlü ve zorlu koşullara karşı daha dayanıklı türbinlerin geliştirilmesini mümkün kılıyor.
Rüzgar türbinleri gibi büyük ölçekli sistemlerde, performansta elde edilen küçük iyileştirmeler bile toplam enerji üretimi açısından büyük farklar yaratabiliyor. Tyagi’nin geliştirdiği model, güç katsayısında %1’lik bir artışın bile ciddi sonuçlar doğurabileceğini ortaya koyuyor. Bu oranda bir iyileşme, tek bir türbinin enerji çıktısını anlamlı şekilde artırabiliyor — örneğin küçük bir yerleşim biriminin elektrik ihtiyacını karşılayabilecek kadar.
Bu tür kazançlar, özellikle yüzlerce türbinden oluşan enerji santrallerinde uygulandığında, toplam üretim kapasitesini ve yatırım verimliliğini artırarak rüzgar enerjisinin ekonomik potansiyelini daha da yükseltebilir.
Yeni türbin nesline açılan kapı
Tyagi’nin çalışması yalnızca mevcut türbinleri daha iyi anlamamıza değil, aynı zamanda gelecekte üretilecek türbinlerin tasarımına da katkı sunacak bilgiler içeriyor. Modelin sunduğu hesaplamalar, türbin sistemlerinin karşılaştığı fiziksel zorlanmaları daha iyi tanımlamayı mümkün kılıyor. Bu da yeni nesil türbinlerde hem maliyetleri düşürebilecek hem de güvenliği artırabilecek tasarım kararlarına zemin hazırlayabilir.
Tyagi’nin araştırması, yalnızca akademik çevrelerde değil, enerji mühendisliği dünyasında da dikkatle takip ediliyor. Bu etkileyici çalışma, Penn State’in en saygın ödüllerinden biri olan Anthony E. Wolk Ödülü’ne layık görüldü.
Henüz yüksek lisans eğitimini sürdüren Tyagi, araştırmalarına hız kesmeden devam ediyor. Şu sıralar odağını helikopter rotorları çevresindeki hava akışının optimizasyonuna yönelten Tyagi, hesaplamalı akışkanlar dinamiği alanında çalışmalarını derinleştiriyor.
