Su dağıtım sistemlerinde su türbinleri kullanarak enerji üretimi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Öğrenci: EYUP KOÇAK

Danışman: NURİ YÜCEL

Özet:

Geleneksel barajlar, son yüzyılda hidrolik enerjinin ana kaynağı olmuş ve büyük ölçekli su türbinleri ile üretilen enerji dünyada hızlı bir artış göstermiştir. Ancak günümüzde mikro ölçekli projeler başta olmak üzere su türbinlerinin kullanıldığı yeni uygulama alanları ortaya çıkmıştır. Su dağıtım sistemleri de bu alanlardan biridir. Su dağıtım sistemleri, suyun basınçlandırılması için ihtiyaç duyduğu enerjiden dolayı büyük bir enerji tüketicisi konumundadır. Ancak basınç, su bölge halkına ulaşıncaya kadar kademeli olarak basınç düşürme valfleri ile düşürülür. Bu aşamada, basınç düşürme valfleri yerine kendisi ile aynı işleve sahip su türbinleri yerleştirilerek, kaybedilen enerji geri kazandırılabilir. Ancak su dağıtım sistemleri oldukça karmaşık sistemlerdir ve akış koşulları şebeke boyunca anlık olarak değişir. Basınç kontrolü sistem sağlayıcılarının önceliğidir ve ağ boyunca basınç istenilen seviyede tutularak enerjinin dönüştürülmesi gerekmektedir. Türbin uygulamaları bu noktada, enerji üretimi, basınç kontrolü ve kaçak kayıpları kontrol etmek adına bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır. Bu tez, mikro su türbinleri kullanarak su dağıtım sistemlerinde enerji üretimini araştırmayı amaçlamaktadır. Türbinin kurulacağı en uygun yerin belirlenmesi için EPANET hidrolik simülatörü kullanılarak ağ üzerinde her bir borunun akış rejimlerini tespit edebilen bir program geliştirilmiştir. Uygun tip türbinin belirlenmesi için teknik analizler yapılmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı ANSYS CFX, türbinin tasarımı ve hidrolik performansının ölçümü için kullanılmıştır. Yapılan finansal analizler ise, su dağıtım sistemlerinde mikro türbin kullanarak enerji üretiminin, dünyanın artan enerji ihtiyacı karşısında karlı bir alternatif ve yenilenebilir bir çözüm olduğunu göstermiştir.