Su türbini, akışkan makinelerinde kullanılan bir tür türbin makinesidir. Su türbininin prototipi, yaklaşık MÖ 100 yılına kadar uzanır. O zamanlar ana işlevi, tahıl işleme ve sulama makinelerini çalıştırmaktı. Su akışıyla çalışan mekanik bir cihaz olan su türbini, günümüzdeki su türbinine kadar gelişmiş ve uygulama alanı da genişlemiştir. Peki, modern su türbinleri esas olarak nerede kullanılır?
Su türbini 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 enerjiyi potansiyel enerji şeklinde depolamak için su pompası olarak kullanılabilir; sistem yükü temel yükten yüksek olduğunda ise, tepe yükü dengelemek için elektrik üretmek üzere su türbini olarak kullanılabilir. Bu nedenle, saf pompajlı depolamalı enerji santralleri enerji sisteminin gücünü artırmaz, ancak termik enerji üretim ünitelerinin işletme ekonomisini ve enerji sisteminin genel verimliliğini iyileştirebilir. 1950'lerden beri, pompajlı depolama üniteleri tüm dünyada yaygın olarak değer görmüş ve hızla gelişmiştir.
Erken aşamada geliştirilen veya yüksek su seviyesine sahip pompajlı depolama üniteleri çoğunlukla üç makine tipini benimser; yani, seri halde jeneratör motoru, su türbini ve su pompasından oluşurlar. Avantajı, su türbini ve su pompasının ayrı ayrı tasarlanmış olması, bu sayede yüksek verimliliğe sahip olabilmesi ve ünitenin dönüş yönünün üretim ve pompalama sırasında aynı olması, böylece enerji üretiminden pompalamaya veya pompalamadan enerji üretimine hızlı bir şekilde geçiş yapılabilmesidir. Aynı zamanda, türbin üniteyi çalıştırmak için de kullanılabilir. Dezavantajları ise yüksek maliyet ve enerji santraline büyük yatırım gerektirmesidir.
Eğimli akışlı pompa türbin çarkının kanatları, su yüksekliği ve yük değiştiğinde bile dönebilir ve iyi bir çalışma performansı sergileyebilir. Bununla birlikte, hidrolik özellikleri ve malzeme dayanımıyla sınırlı olduğundan, 1980'lerin başlarında maksimum su yüksekliği yalnızca 136,2 m idi (Japonya'daki Kogen 1 numaralı enerji santrali). Daha yüksek su yükseklikleri için Francis tipi pompa türbinleri gereklidir.
Pompalı depolamalı enerji santrali, üst ve alt rezervuarlarla donatılmıştır. Aynı enerjiyi depolama koşulu altında, su yüksekliğinin artırılması depolama kapasitesini azaltabilir, ünite hızını artırabilir ve proje maliyetini düşürebilir. Bu nedenle, 300 metrenin üzerindeki yüksek su yüksekliğine sahip enerji depolama santralleri hızla gelişmektedir. Dünyanın en yüksek su yüksekliğine sahip Francis pompa türbini, Yugoslavya'daki Beinabashta enerji santraline kurulmuştur. Tek ünite gücü 315 MW ve türbinin su yüksekliği 600,3 metredir; pompa 623,1 m su yüksekliğine ve 428,6 R/dak dönüş hızına sahiptir. 1977 yılında işletmeye alınmıştır. 20. yüzyıldan beri, hidroelektrik üniteleri yüksek parametrelere ve büyük kapasiteye doğru gelişmektedir. Enerji sistemindeki yangın kapasitesinin artması ve nükleer enerjinin gelişmesiyle birlikte, makul tepe yük azaltma sorununu çözmek için, dünyanın dört bir yanındaki ülkeler, büyük su sistemlerinde büyük ölçekli enerji santrallerini hızla geliştirmenin veya genişletmenin yanı sıra, pompalı depolamalı enerji santralleri inşa etmeye aktif olarak devam etmektedir. Bu nedenle, pompa türbinleri hızla gelişmiştir.
Su akışının enerjisini dönme mekanik enerjisine dönüştüren bir güç makinesi olarak su türbini, su türbini jeneratör setinin vazgeçilmez bir parçasıdır. Günümüzde çevre koruma sorunu giderek daha ciddi bir hal almaktadır. Temiz enerji kullanan bir enerji üretim yöntemi olan hidroelektrik, uygulama ve yaygınlaşma açısından giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Çeşitli hidrolik kaynaklardan tam olarak yararlanmak amacıyla, gelgitler, 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: 06.08.2022
