Su türbini, akışkan makineleri sınıfında yer alan bir turbo makinedir. Su türbininin prototipi olan su çarkı, MÖ 100 civarında ortaya çıkmıştır. O dönemde ana işlevi, tahıl işleme ve sulama makinelerini çalıştırmaktı. Su akışını güç kaynağı olarak kullanan mekanik bir cihaz olan su çarkı, günümüzdeki su türbinine dönüşmüş ve uygulama alanı da genişlemiştir. Peki, modern su türbinleri esas olarak nerede kullanılır?
Türbinler esas olarak pompajlı depolamalı enerji santrallerinde kullanılır. Enerji sisteminin yükü temel yükten düşük olduğunda, fazla enerji üretim kapasitesini kullanarak aşağı havzadaki rezervuardan yukarı havzadaki rezervuara su pompalamak ve potansiyel enerji şeklinde enerji depolamak için su pompası olarak kullanılabilir; sistem yükü temel yükten yüksek olduğunda ise, tepe yüklerini düzenlemek için elektrik üreten bir hidrolik türbin olarak kullanılabilir. Bu nedenle, saf pompajlı depolamalı enerji santrali enerji sisteminin gücünü artıramaz, ancak termik enerji üretim ünitelerinin işletme ekonomisini ve enerji sisteminin genel verimliliğini iyileştirebilir. 1950'lerden beri, pompajlı depolama üniteleri dünya çapındaki ülkelerde yaygın olarak değer görmüş ve hızla gelişmiştir.
Erken aşamada geliştirilen veya yüksek su seviyesine sahip pompajlı depolama ünitelerinin çoğu, üç makine tipini benimser; yani, bir jeneratör motoru, bir su türbini ve bir su pompasından seri olarak oluşurlar. Avantajı, türbin ve su pompasının ayrı ayrı tasarlanmış olması, her birinin daha yüksek verimliliğe sahip olabilmesi ve ünitenin elektrik üretimi ve su pompalaması sırasında aynı yönde dönmesi ve elektrik üretiminden pompalamaya veya pompalamadan elektrik üretimine hızlı bir şekilde geçiş yapabilmesidir. Aynı zamanda, türbin üniteyi çalıştırmak için de kullanılabilir. Dezavantajı ise maliyetinin yüksek olması ve santral yatırımının büyük olmasıdır.
Eğik akışlı pompa türbininin çarkının kanatları döndürülebilir ve su yüksekliği ve yük değiştiğinde bile iyi bir çalışma performansı sergiler. Bununla birlikte, hidrolik özelliklerin ve malzeme dayanımının sınırlamaları nedeniyle, 1980'lerin başlarında net su yüksekliği sadece 136,2 metreydi (Japonya'nın Takagen Birinci Enerji Santrali). Daha yüksek su yükseklikleri için Francis tipi pompa türbinleri gereklidir.
Pompalı depolamalı enerji santralinin üst ve alt rezervuarları vardır. Aynı enerjiyi depolama koşulu altında, kaldırma yüksekliğinin artırılması depolama kapasitesini azaltabilir, ünitenin hızını artırabilir ve proje maliyetini düşürebilir. Bu nedenle, 300 metrenin üzerindeki yüksek düşüşlü enerji depolamalı enerji santralleri hızla gelişmiştir. Dünyanın en yüksek su düşüşüne sahip Francis pompalı türbini, Yugoslavya'daki Baina Basta Enerji Santrali'ne kurulmuştur ve işletmeye alınmıştır. 20. yüzyıldan beri, hidroelektrik üniteleri yüksek parametreler ve büyük kapasite yönünde gelişmektedir. Enerji sistemindeki termik enerji kapasitesinin artması ve nükleer enerjinin gelişmesiyle birlikte, makul tepe düzenleme sorununu çözmek için, büyük su sistemlerinde büyük ölçekli enerji santrallerinin güçlü bir şekilde geliştirilmesi veya genişletilmesinin yanı sıra, dünyanın dört bir yanındaki ülkeler aktif olarak pompalı depolamalı enerji santralleri inşa etmekte ve bu da pompalı türbinlerin hızlı gelişimine yol açmaktadır.
Su akışının enerjisini dönme mekanik enerjisine dönüştüren bir güç makinesi olarak hidro türbin, bir hidro jeneratör setinin vazgeçilmez bir parçasıdır. Günümüzde çevre koruma sorunu giderek daha ciddi hale gelmekte ve temiz enerji kullanan hidroelektrik enerjisinin uygulanması ve yaygınlaştırılması artmaktadır. Çeşitli hidrolik kaynaklardan tam olarak yararlanmak amacıyla, gelgitler, çok düşük düşüşlü düz nehirler ve hatta dalgalar da geniş ilgi görmekte ve bu da boru tipi türbinlerin ve diğer küçük ünitelerin hızlı gelişimine yol açmaktadır.
Yayın tarihi: 23 Mart 2022
