Kaplan, Pelton ve Francis türbinlerinin en yaygın olduğu su türbini, kinetik ve potansiyel enerjiyi hidroelektrik enerjiye dönüştürmek için çalışan büyük bir döner makinedir. Su çarkının bu modern eşdeğerleri, 135 yıldan uzun süredir endüstriyel güç üretimi ve daha yakın zamanda hidroelektrik enerji üretimi için kullanılmıştır.
Su Türbinleri Günümüzde Ne İçin Kullanılır?
Günümüzde hidroelektrik, dünyanın elektrik üretiminin %16'sına katkıda bulunmaktadır. 19. yüzyılda, elektrik şebekeleri yaygınlaşmadan önce su türbinleri ağırlıklı olarak endüstriyel güç için kullanılıyordu. Günümüzde elektrik enerjisi üretimi için kullanılmakta olup barajlarda veya yoğun su akışının olduğu alanlarda bulunabilmektedir.
Küresel enerji talebinin hızla artması ve iklim değişikliği ve fosil yakıtların tükenmesi gibi faktörlerle birlikte, hidroelektrik, dünya çapında bir yeşil enerji biçimi olarak büyük bir etki yaratma potansiyeline sahiptir. Çevre dostu ve temiz güç kaynakları arayışı devam ederken, Francis türbinleri önümüzdeki yıllarda çok popüler ve giderek daha fazla benimsenen bir çözüm olabilir.
Su Türbinleri Nasıl Elektrik Üretir?
Doğal veya yapay olarak akan sudan oluşturulan su basıncı, su türbinleri için enerji kaynağı olarak mevcuttur. Bu enerji yakalanır ve hidroelektrik güce dönüştürülür. Bir hidroelektrik santrali genellikle suyu depolamak için aktif bir nehirde bir baraj kullanır. Daha sonra su, türbinden akarak, onu döndürerek ve daha sonra elektrik üreten bir jeneratörü etkinleştirerek artışlarla serbest bırakılır.
Su Türbinleri Ne Kadar Büyüktür?
Su türbinleri, çalıştıkları başlığa göre yüksek, orta ve düşük başlığa sınıflandırılabilir. Düşük başlığa sahip hidroelektrik sistemleri daha büyüktür, çünkü su türbini, kanatlara düşük su basıncı uygulanırken yüksek bir akış hızı elde etmek için büyük olmalıdır. Buna karşılık, yüksek başlığa sahip hidroelektrik sistemleri, daha hızlı hareket eden su kaynaklarından enerji elde etmek için kullanıldıkları için bu kadar büyük bir yüzey çevresine ihtiyaç duymazlar.
Su türbini de dahil olmak üzere farklı hidroelektrik sistem parçalarının boyutunu açıklayan tablo
Su türbini de dahil olmak üzere farklı hidroelektrik sistem parçalarının boyutlarını açıklayan bir tablo
Aşağıda, farklı uygulamalar ve su basınçları için kullanılan farklı tipteki su türbinlerine dair birkaç örnek açıklanacaktır.
Kaplan Türbini (0-60m Basınç Başlığı)
Bu türbinler, içinden akan suyun basıncını değiştirdiği için eksenel akış reaksiyon türbinleri olarak bilinir. Kaplan türbini bir pervaneye benzer ve çeşitli su ve basınç seviyelerinde verimliliği en üst düzeye çıkarmak için ayarlanabilir kanatlara sahiptir.
Bir Kaplan türbin diyagramı
Pelton Türbini (300m-1600m Basınç yüksekliği)
Pelton türbini veya Pelton çarkı, hareket eden sudan enerji çıkaran bir tür dürtü türbini olarak bilinir. Bu türbin, kaşık şeklindeki kovalara kuvvet uygulamak ve diskin dönmesini ve güç üretmesini sağlamak için yüksek miktarda su basıncı gerektirdiğinden yüksek basınçlı uygulamalar için uygundur.
Pelton türbini
Francis Türbini (60m-300m Basınç Başlığı)
Son ve en ünlü su türbini olan Francis türbini, dünyadaki hidroelektrik gücünün %60'ını oluşturur. Orta yükseklikte çalışan bir darbe ve tepki türbini olarak çalışan Francis türbini, eksenel ve radyal akış kavramlarını birleştirir. Bunu yaparak türbin, yüksek ve düşük yükseklikteki türbinler arasındaki boşluğu doldurur, daha verimli bir tasarım yaratır ve günümüz mühendislerini bunu daha da geliştirmeye zorlar.
Daha spesifik olarak, bir Francis türbini, suyun spiral bir kasadan (hareketli) çark kanatlarına doğru akışını kontrol eden (statik) kılavuz kanatlara akmasıyla çalışır. Su, çarkı kuvvetlerin birleşik etkisi ve tepkisi yoluyla dönmeye zorlar ve sonunda su akışını dış ortama boşaltan bir çekiş borusu aracılığıyla çarktan çıkar.
Su Türbini Tasarımını Nasıl Seçerim?
Optimum türbin tasarımını seçmek genellikle tek bir şeye bağlıdır; sizin için erişilebilir olan basınç ve akış hızı miktarı. Ne tür su basıncını kontrol edebileceğinizi belirledikten sonra, Francis türbini gibi kapalı bir "reaksiyon türbini tasarımı"nın mı yoksa Pelton türbini gibi açık bir "darbe türbini tasarımı"nın mı daha uygun olduğuna karar verebilirsiniz.
Su türbini diyagramı
Son olarak, önerdiğiniz elektrik jeneratörünün gerekli dönüş hızını belirleyebilirsiniz.
Gönderi zamanı: 15-Tem-2022
