Hidroelektrik Santrallerde Kullanılan Türbin Tipleri

Hidroelektrik santrallerin en önemli bileşeni olan su türbinleri 19.yüzyılda gelişmeye başladı. Daha çok elektrik üretiminde rol oynayan su türbinleri suyun kinetik enerjisinden elektrik üretmek için dolgu barajlarda kullanılır. Hidroelektrik santrallerin bulunduğu konuma, yüksekliğe ve suyun akış hızına göre bu türbinler değişkenlik göstermektedir. Bu yazımızda da su türbinlerinin çeşitlerini sizler için araştırdık.

A- A+

24.02.2014 tarihli yazı 75553 kez okunmuştur.

Günümüzde oldukça yaygın bir kullanım alanına sahip olan hidroelektrik enerjisi, enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahiptir. Hidroelektrik sistemlerde suyun akış enerjisinden ve potansiyel enerjisinden faydalanılır. Bu tür sistemlerde su yüksek bir yerden akıtılarak bir kanal veya cebri boru vasıtası ile türbinlere gönderilir. Suyun akış enerjisiyle türbinlerden mekanik enerji elde edilir, daha sonra türbin milinin dönmesiyle jeneratörler tahrik edilerek elektrik enerjisi elde edilmiş olur. Bu enerjinin elde edilmesi için suyun mutlaka belirli bir düşü (yükseklik) ve debiye (hıza) sahip olması gerekmektedir.

Şekil 1: 1913 yılında Prof. Viktor Kaplan tarafından patenti alınan Kaplan Türbininin şematik görünümü

►İlginizi Çekebilir: Hidroelektrik Santrallerin Çalışma Prensibi

Bütün bunların yanında hidroelektrik sistemlerde suyun akış doğrultusuna, suyun etki şekline ve türbin milinin durumuna göre kullanılan türbinler değişkenlik göstermektedir. Genel olarak hidroelektrik santrallerde kullanılan iki çeşit türbin bulunmaktadır:

1-Aksiyon (Etki Tipi) Türbinler

Bu tip türbinlerde akışkan çarklara veya kepçelere atmosfer basıncında girip, atmosfer basıncında çıkmaktadır. Bu sebeple eş basınçlı türbinler olarak da adlandırılabilir. Aksiyon türbinleri yüksek düşülerde ve düşük akışkan hızlarında daha çok tercih edilmektedir. En yaygın kullanılan aksiyon tipi türbinler ise: Pelton,Turgo ve Banki türbinleridir.

Şekil 2: Walchensee enerji santralinden eski bir pelton türbini, Almanya

►İlginizi Çekebilir: Türkiye'nin Önemli Baraj ve Hidroelektrik Santralleri

2-Reaksiyon Tipi Türbinler

Reaksiyon tipi türbinler, basıncın ve hareketli suyun etkisiyle kombine olarak elde edilen güçle çalışırlar. Akışkan (su) türbinlerde bulunan bıçakların(kanatların) her birine çarparak hareket enerjisini artırır. Aynı düşü ve debi değerlerinde bu tip türbinler aksiyon tipi türbinlere göre daha hızlı dönerler. Ayrıca reaksiyon tipi türbinlerin yapısı oldukça komplekstir ve imalatı zordur. Reaksiyon tipi türbinlere örnek vermek gerekirse: Francis, Kaplan, Uskur oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Net düşü ve özgül bakımından oldukça geniş bir kullanım alanına sahip olan reaksiyon türbinleri suyun hem kinetik hem de potansiyel enerjisinden faydalanmaktadır.

►İlginizi Çekebilir: Enerji Sektöründe Bir Devlet Kurumu | TEMSAN

Günümüzde ise dünyada ve ülkemizde hidroelektrik santrallerde kullanılan en yaygın türbin tipi ise Francis Türbini’dir. Geniş bir düşü aralığında çalışabilme özelliği olduğu için tercih edilen Francis Türbinleri aynı zamanda yüksek devirlerde çalışarak da verim açısından da oldukça uygundur. Şimdi de Francis Tipi Türbinleri daha yakından tanıyalım.

Şekil 3: Yatay Francis Türbini ( 3200kw )

►İlginizi Çekebilir: Bir Mühendislik Harikası | Hoover Barajı

Francis Türbinleri

Francis Türbini 1800’lü yıllarda Amerikalı mucit James B. Francis tarafından icat edilmiştir. Francis Türbini’ne su, yöneltici çarktan dönel çarka dıştan girip, çark kanatları boyunca aşağıya doğru giderek çarkı terk eder. Francis Türbinleri hidroelektrik enerjisi üretmek için günümüzde kullanılan en yaygın türbin çeşididir. Özellikle büyük ölçekli hidroelektrik santrallerde kullanılmaktadır. Bu türbinler çok farklı hidrolik düşülerde ve su akış seviyelerinde kullanılabilen çok yönlü türbinlerdir.

Şekil 4: Dikey bir Francis Türbini, burada su spiral bir şekilde sarılmış boruya yatay olarak girip dikey bir şekilde türbin merkezinden aşağı doğru akar.

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Üretimindeki Önemli Aktör: Jeneratörler

Francis tipi türbinler 600 metre düşüye kadar çalışabilirler ve 500 MW’a kadar güç üretebilirler. Ülkemizde Devlet Su İşlerinin (DSİ) denetiminde bulunan su türbini tesislerinin büyük çoğunluğunda Francis tipi türbinler kullanılmaktadır.