Tesisat Dergisi 191. Sayı (Kasım 2011)

MAKALE 138 Tesisat Dergisi Say ı 191 - Kas ı m 2011 1. Giri ş Pompa-türbin günlük depolama çevriminin sa ğ lanmas ı nda kullan ı l ı r. Bunun anlam ı , gece kullan ı lamayan enerji sayesinde su daha yük- sek bir yere pompalanarak depolan ı r ve gün- düz saatlerinde enerji üretiminde kullan ı l ı r. Bu özgün teknoloji sayesinde enerji daha faydal ı bir biçimde kullan ı l ı r ve bu dengeleyici sistem ile enerji kullan ı m kapasitesi art ı r ı labilir. Bun- dan dolay ı , enerji üretimi ve kullan ı m talebi aras ı ndaki düzensizlikler Pompaj Depolamal ı HES’ler ile dengelenebilir. Yakla ş ı k % 80 dön- gü verimiyle büyük miktarlardaki enerji bu sis- temle depolanabilir. Bu teknoloji ile sistemden enerji h ı zl ı bir ş ekilde al ı nabildi ğ i gibi h ı zl ı bir ş ekilde de sisteme geri kazand ı r ı labilir. Bunlara ek olarak Pompaj Depolamal ı HES’ler yüksek kapasiteli rüzgar türbinlerine enerji se- viyesini garanti etmek için tamamlay ı c ı olarak da kullan ı l ı r[1]. Pompaj Depolamal ı HES’ler hidrolik ekipman- lar ı n ı n dizilimine göre ş öyle s ı n ı fland ı r ı labi- lir[2]: a) Dört-makinal ı dizilim Bu dizilimde pompa ve türbin birbirinden ba ğ ı ms ı z ş ekilde kurulur ve sistemde pom- pa, türbin, motor ve jeneratör olmak üzere 4 makina bulunur. Tablo 1. Pompaj Depolamal ı HES S ı n ı flar ı n ı n Avantaj ve Dezavantajlar ı Avantajlar Dezavantajlar Dört-makinal ı dizilim • Her mode h ı zl ı dönü ş üm • Her mode h ı zl ı dönü ş üm • Pompan ı n çal ı ş maya ba ş lamas ı nda dolum nedeniyle bir problem olmaz • Yüksek türbin ve pompa verimi • Direk hidrolik geçi ş e olanak sa ğ lamak • Ekipmanlar ı n yüksek maliyeti • Daha fazla alan gereksinimi • Daha fazla kelebek vana İ ki-makinal ı dizilim • Kompakt elektrik santrali • Maliyeti uygun çözüm • Direk olmayan hidrolik geçi ş e olanak sa ğ lamak • Modlar aras ı dönü ş ümün uzun zaman almas ı • Pompa modu ba ş lang ı c ı nda daha fazla güç gereksinimi Hesaplamal ı Ak ı ş kanlar Dinami ğ i Metodlar ı İ le Pompa-Türbin Tasar ı m ı Yenilenebilir bir enerji kayna ğ ı olarak hidroenerji Türkiye’nin büyük bir bölümünde uygulanabilir. Hidroenerjiden enerji üretmek için bir su türbini kullan ı l ı r. Gün içerisinde kullan ı lan elektrik talebi de ğ i ş kenlik gösterdi ğ i için baz ı geli ş mi ş ülkelerde, pompa-türbinler sanayi taraf ı ndan gece kullan ı lmayan enerjiyi alt rezervuardan üst rezervuara suyu pompalayarak depolar. Gündüz saatlerinde talebin en çok oldu ğ u zaman ek bir enerji takviyesi olarak kullan ı rlar. Bu ara ş t ı rmada pompa-turbin sisteminin Hesaplamal ı Ak ı ş kanlar Dinami ğ i (HAD) metodlar ı kullan ı m ı ile tasar ı m ı parametrik bir metodoloji olarak ara ş t ı r ı lm ı ş t ı r. Anahtar Kelimeler: Su türbini, Hesaplamal ı Ak ı ş kanlar Dinami ğ i, Pompa-Türbin, Su Gücü Orta Do ğ u Teknik Üniversitesi, Makina Mühendisli ğ i Bölümü Su-Ener Mühendislik Hizmetleri Ltd. Ş ti. Orta Do ğ u Teknik Üniversitesi, Makina Mühendisli ğ i Bölümü Mehmet YILDIZ Dr. Kutay ÇELEB İ O Ğ LU Prof. Dr. Kahraman ALBAYRAK POMPA-VANA DOSYASI b) Üç-makinal ı dizilim Üç-makinal ı dizilimde ayr ı olan pompa ve türbin uzun bir mil ile bir jeneratör-motora ba ğ lan ı r. Bu nedenle her makina farkl ı bir hidrolik ekipmana sahipken ayn ı jeneratör- motoru kullan ı r. Sistem türbin modunda çal ı ş ı rken motor-üreteç düzene ğ i elektrik üretir. Ayn ı ş ekilde pompa modunda da motor olarak çal ı ş ı r. c) İ ki-makinal ı dizilim Bu dizilimde bir jeneratör-motor ve tersi- ne kullan ı labilir hidrolik makine bulunur. Bu tersine kullan ı labilir hidrolik makineye pompa-türbin denilmektedir. Pompa-türbin ayn ı hidrolik ekip-manla hem türbin hem de pompa olarak çal ı ş abilir. Pompaj Depolamal ı HES’lerin s ı n ı flar ı na göre avantaj ve dezavantajlar ı Tablo 1 ’deki gibi s ı - ralanabilir[1]: 2. Metod – Pompa-Türbin Tasar ı m ı Yenilenebilir bir enerji kayna ğ ı olarak hidroe- nerji Türkiye’nin büyük bir bölümünde uygula- nabilir. Hidroenerjiden enerji üretmek için bir su türbini kullan ı l ı r. Gün içerisinde kullan ı lan elektrik talebi de ğ i ş kenlik gösterdi ğ i için baz ı geli ş mi ş ülkelerde, pompa-türbinler sanayi taraf ı ndan gece kullan ı lmayan enerjiyi alt re- zervuardan üst rezervuara suyu pompalayarak depolar. Gündüz saatlerinde talebin en çok ol- du ğ u zaman ek bir enerji takviyesi olarak kul- lan ı rlar. Bu ara ş t ı rmada pompa-turbin siste- minin Hesaplamal ı Ak ı ş kanlar Dinami ğ i (HAD) metodlar ı kullan ı m ı ile tasar ı m ı parametrik bir metodoloji olarak ara ş t ı r ı lm ı ş t ı r. Bu bildirinin amac ı , Francis çark ı n ı n tasar ı m ı - n ı n yap ı ld ı ğ ı metod kullan ı larak pompa-türbin çark ı tasarlanmas ı d ı r. Literatürde francis çarklar ı n ı n ve pompalar ı n pompa-türbin ola- rak kullan ı lmas ı hakk ı nda bildiriler bulunmak-