Su Türbinleri Kurulabilecek Nehirler Hangileridir? Nasıl Seçilir?

Eviniz yakınlarında sürekli akan bir nehir veya akarsu varsa, muhtemelen bu bir potansiyel ev enerji santralı olabilir. Güneş ve rüzgâr enerjisine kıyasla hidroelektriğin en büyük avantajı kararlılığıdır: Su akışı devam ettiği sürece, güneş ışığı süresinden veya hava koşullarından etkilenmeden, tüm gün boyu elektrik üretebilir. Tek bir yatırım yıllarca kazanç sağlayabilir.

Ancak her nehir su türbini kurmak için uygun değildir. Bir su türbini kurulup kurulamayacağı, hangi boyutta kurulabileceği ve hangi tipinin seçileceği sonucunda iki temel parametreye bağlıdır.

Elektrik Üretim Kapasitesini Belirleyen İki Faktör

Marka veya model fark etmeksizin, bir su türbininin elektrik üretim kapasitesi temelde yalnızca iki parametreye bağlıdır:

Basınç Yüksekliği: Su türbininin giriş noktasından kurulum noktasına kadar olan dikey düşüş mesafesi; metre (m) cinsinden ölçülür. Düşüş mesafesi ne kadar büyükse su basıncı da o kadar yüksek olur.

Debi: Birim zamanda geçen su hacmi; metreküp/saniye (m³/s) veya litre/saniye (L/s) cinsinden ölçülür. 1 metreküp/saniye = 1000 L/s.

Çıkış gücü, aşağıdaki basitleştirilmiş formül kullanılarak tahmin edilebilir:

Güç (kW) ≈ 9,8 * Su Yüksekliği (m) * Debi (m³/s) * Verim

Verim genellikle %60-%70 arasında alınır; bu değer, türbinin kendisindeki kayıpları ve su borusundaki sürtünme kayıplarını da dikkate alır. su türbini türbini

Örneğin: Su yüksekliği 20 m ve debi 0,05 metreküp/saniye (50 L/s) olduğunda tahmini çıkış gücü yaklaşık olarak 9,8 * 20 * 0,05 * 0,65 ≈ 6,4 kilowatt olur; bu değer, evdeki aydınlatma, buzdolabı, televizyon ve su pompaları gibi elektrikli cihazların ihtiyaçlarını karşılamak için yeterlidir.

Formülden görüldüğü üzere, su yüksekliği veya debi çok küçük olduğunda çıkış gücü keskin bir şekilde düşer. Bu nedenle su akış hızı gözle hızlı görünse bile, hesaplama sonucunda yalnızca birkaç yüz watt güç üretilebilir.

Üç Uygulamalı Örnek

Bugün, su türbini seçerken sizin için bir referans oluşturmanıza yardımcı olacak, son müşterilerimize sunduğumuz bazı gerçek çözümleri paylaşmak istiyoruz.

1. Bol Su Kaynağı Ancak Dar Boru Hattı

Bir müşteri, 5 kW’lık bir su türbini hakkında bilgi almak için bize başvurdu. Bize suyun düşüş yüksekliğinin (basınç yüksekliği) 30 m olduğunu bildirdi. Ona çözüm sunabilmemiz için hâlâ debi gibi gerçek verilere ihtiyacımız vardı. Daha sonra yapılan araştırmada, zaten su boru hattını döşediği, DN50 çapında (iç çapı 50 mm) bir boru kullandığı, ancak ölçülen debinin yalnızca 3 L/s olduğu öğrenildi.

Hesaplama formülümüzü kullandık: 9,8 * 30 * 0,003 * 0,65; bu hesaplama sonucunda elde edilen güç yaklaşık 500 W oldu; bu da müşterinin ihtiyaç duyduğu 5 kW’lık gücün yalnızca onda biridir.

Sınırlayıcı faktör su başı değil, boru çapıdır. Boru ne kadar dar olursa su akış hızı o kadar yüksek olur ve borunun boyunca sürtünme kaybı o kadar büyük olur; bu da suyun su türbiniye ulaştığı anda basıncın düşmesine neden olur. Bu nokta, etkileyici su başı verileriyle çıkış gücünün garanti altına alındığı izlenimi verdiğinden kolayca gözden kaçırılır.

Ona seçim için iki seçenek sunduk: İlk seçenek, daha büyük çaplı bir basınç borusu kurmak ve debiyi artırmak amacıyla su alma noktasını yeniden değerlendirmekti; böylece müşteri tarafından talep edilen güç çıkışı sağlanabilirdi. Ancak bu seçenek, müşterinin zaten kurduğu boruların sökülmesini gerektiriyordu ve inşaat iş yükü görece büyük olurdu. Diğer seçenek ise mevcut saha koşullarına ve zaten kurulmuş borulara göre 500 W ile 1 kW arası güçte bir mikro su türbini seçmeydi.

2. Orta Su Başlığı, Su Türbini Türü Nihai Sonucu Belirler

Başka bir müşterinin sorgusu, konutları ve balık havuzlarını çalıştırmak için su türbini kullanmaktı. Hedef güç 10–15 kW, üç fazlı, 50 Hz idi ve saha su başlığı 15 m idi.

Müşteri başlangıçta eğik su türbini ünitesi hakkında sorgu yapmıştı. Ancak müşterinin montaj koşullarını anladığımızda bir sorun keşfettik: 15 m su başlığında eğik türbin ünitesinin maksimum gücü 5 kW idi ve 10 kW için en az 30 m su başlığı gerekiyordu. Müşterinin montaj yeri bu gereksinimi karşılayamadığından başka bir su türbini türü seçmek zorunda kalındı.

The karışık akış su türbini müşterinin gerçek ihtiyaçlarına çok uygundu. 10 kW’lık model 10–25 m su başlığı aralığında kullanılabilirdi ve önerilen emme borusu çapı 200 mm idi; bu da sahadaki koşullarına neredeyse mükemmel şekilde uyuyordu.

Dolayısıyla su türbini seçimi yalnızca nominal güç değerine dayandırılamaz; öncelikle bu nominal güce karşılık gelen su başı aralığı kontrol edilmelidir.

3. Su Başının Sıfıra Yakın Olduğu Durum

Üçüncü müşteri, mülkünün üzerinden akan küçük bir nehirden bahsetti. Su yavaş akıyor ve çok küçük bir düşüş var. Bir su türbini kurulup kurulamayacağını sordu. Öncelikle "sıfır su başı" ifadesinin gerçek anlamını netleştirmek gerekir: Gerçekten hiç su başı yok mu yoksa fark edilemeyecek kadar küçük olan birkaç santimetrelik bir yükseklik farkı mı var? Kişi, nehrin yukarı akımından aşağı akımına doğru yürüdüğünde genellikle bazı yükseklik farklarını fark eder.

Eğer ölçüm sonuçları düşüşün 0,5 m'den az ve akış hızının 0,5 m/s'den az olduğunu gösteriyorsa, genellikle bir su türbini kurulmasını önermiyoruz; çünkü beklenen çıkış gücünü sağlayamayacak bir türbinin kurulması her iki taraf için de avantaj sağlamaz. Bu durumda iki uygulanabilir çözüm vardır: küçük bir set barajı inşa edilerek yapay olarak küçük bir düşüş oluşturulabilir; bu da belirli bir su başlığı koşulları yaratabilir. Alternatif olarak, yerel güneş ışığı koşulları değerlendirilebilir ve güneş enerjisi sistemine geçiş düşünülebilir.

Bir nehrin enerji üretimi için uygun olup olmadığını belirlemenin ilk adımı her zaman su başlığı ve akış hızını ölçmektir. Yakın çevredeki dere veya nehirleri de hidroelektrik enerji planlamasında değerlendirmek istiyorsanız, özelleştirilmiş bir çözüm almak üzere bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.