Hidroelektrik Santrallerde Verimlilik Artışı İçin Türbin Yenileme:
1--EÜAŞ Genel Müdürlüğü verilerine göre santrallerin devreye alınış tarihleri 1956’dan başlayıp günümüze kadar sürmektedir. Türkiye’de hidroelektrik santrallerde rehabilitasyon çalışmaları ise devam etmektedir.Keban HES, rehabilitasyon çalışmasının başlatıldığı ilk santrallerden biridir.
2--Santraller eskidikçe rehabilitasyon ve yenileme çalışmaları da artacaktır. Rehabilitasyon çalışmalarında en büyük maliyet unsuru türbin teçhizatlarının değişimidir.
3--Özellikle bu unsurlara göre fayda analizinin yapılması ülkemizin toplam santral rehabilitasyonu ve yenileme maliyetlerini düşürecektir.
4--Günümüzde Türkiye’de 50’den fazla 20 yıldan daha eski büyük su türbini bulunmaktadır. 20 yıl önce üretilen su türbinleri ile günümüz teknolojisi ile üretilen su türbinleri arasında türbin biçimi farkından kaynaklanan % 3 ila % 5 arasında değişen verim farkı bulunmaktadır.
5--Zamanla çalışan türbin çarklarında aşınmadan (kavitasyon) ve labirent açıklıklarının artmasından kaynaklanan ilave enerji kayıpları da olmaktadır
6--Türkiye’de hidroelektrik üretimin % 60’ını gerçekleştiren Fırat Havzası santrallerine ait model test verim eğrileri incelendiğinde, en büyük üç santral göz önüne alınırsa; türbin verimlerinin Atatürk ve Keban HES’te % 95,3, Karakaya HES’te % 92,4 olduğu, imalatçısının verdiği model deneylere göre hesaplanmış jeneratör ve trafo verimlerinin de günümüz teknolojisiyle elde edilen değerlere çok yakın olduğu görülür.
7--Bu veriler ışığında teçhizatların rehabilitasyonu ile elde edilebilecek verim artışının % 0,7 ile % 4 arasında olabileceği gözlenmektedir.
8--Bu santrallerden bazılarında, türbinlerin mevcut verim durumlarının tam olarak ne olduğunu bulmak için türbin saha verimlilik ölçümleri yapılmıştır. Bu verimlilik ölçümü ile elde edilebilecek verim artışı miktarı daha büyük doğrulukla tahmin edilebilmiştir
9--2007 yılında EÜAŞ Genel Müdürlüğü tarafından bazı hidroelektrik santrallerinde verim artış analizleri yaptırılmıştır. Yapılan çalışmalarda; santral teçhizatlarından cebri borularda su akışı ölçümü, ultrasonik akış ölçerlerle yaptırılmıştır.
9.1--Francis tipi türbin çarkları, dijital fotografmetre kullanılarak 2D ve 3D Geometrik Ölçme denilen özel bir yöntemle ölçülmüştür. Türbin çark analizleri yapılmıştır.
9.1.1--Türbinden geçen su, su sıcaklıkları ve mekaniksel parçalar (taşıyıcı ve kılavuz yatak, basınçlı yağ sistemi vb.) üzerinde yapılan türbin verimlilik testlerine göre söz konusu santraller için teknik karakteristikler ve öngörülen verim artış değerleri hesaplanmıştır
10--Türkiye’de Karakaya HES, tıpkı Sarıyar ve Keban hidroelektrik santralleri gibi güçlü kavitasyona (aşınma) maruz kalan santrallerdendir ve her 2-3 senede bir türbin çarkları ve labirentlerde ciddi oranda yüzey kaplaması yapılmaktadır.
10.1--Tecrübeye dayalı verilere göre Kavitasyon etkisi ile yapılan yüzey kaplamaların 50 senede bu tip bir türbinin verimini % 2 düşürdüğü söylenebilir
11--Yapılan çalışmalarla; Karakaya HES’de türbin çarklarının aşırı kavitasyona uğraması; orijinal türbin çark tasarımından kaynaklandığı olarak yorumlanmıştır.
11.1--14 adet çark kanadı ve 26 adet ayar kanadının kendi aralarında asal olmamaları ve uyumlu bir şekilde çalışamamaları, çark tasarımının yeni baştan yapılmasıyla öngörülen yeni bir verim artışının gerçekleştirilebileceği düşünülmüştür.
11.1.1--Yeni tasarımla; 14 adet olan çark kanadının 15 adede çıkarılması (en iyi verimi alabilmek için çark kanatlarının 17 adet olması daha mantıklı olabileceği söylenmiştir) ve bunun yanında çark kanat açılarının da ufak çapta değiştirilmesi planlanmıştır
12--EÜAŞ Genel Müdürlüğü tarafından 2007 yılında yapılan verimlilik testlerine göre; Karakaya HES için % 92,4 olan türbin verimi, rehabilitasyon çalışması ile ortalama olarak % 2,75 artırılacağı düşünülmüştür.
12.1--Kurulu gücü1800 MW (6*300) olan santralde her bir ünite başına yıllık ortalama olarak 1250 GW güç ve 4000-4500 çalışma saati düştüğü kabul edilmektedir.
13-- Karakaya HES’de verim artışına bağlı olarak gerçekleşecek üretim miktarı karşılığı minimum 55.500.000 & 60.000.000 USD-$ olmaktadır.
13.1--Görüldüğü gibi verimdeki her % 1’lik artış ile 15-20 milyon dolarlık net kazanç sağlamak kaçınılmazdır. Ayrıca, % 2.75’lik bir artışla gelecek olan üretim fazlası, yaklaşık olarak 75-80 MW Kurulu Gücüne sahip bir hidroelektrik santral eşdeğerindedir.
14.—Sonuç:
1--Hidrolik türbinlerde rehabilitasyon yapılarak türbin ve işletme verimleri iyileştirilebilmektedir.
1.1--Özellikle, çark kanat sisteminde ve türbin su geçişinin ve yeni çark, yeni hız regülatörü, aşınan parçaların değiştirilmesi, su ile temas eden yüzeylerin tamiri gibi elemanlarında iyileştirme işleri sayesinde verim daha fazla artırılabilir.
2--Verimliliği artırma çalışmalarında yatırım gücüne ve uzun bir zamana ihtiyaç vardır. Bu nedenle yapılacak rehabilitasyon çalışmalarının karlı olup olmayacağı hususunda ciddi ve detaylı fizibilite çalışmalarının yapılması gereklidir.
3--Bir hidroelektrik santralinin, olası bir verim artışı ile yapılan maliyetleri amorti edebilme zamanının net bir şekilde hesaplanabilmesi için teknik ve idari mali analizlerinin çok daha hassas bir şekilde ve oturmuş bir elektrik piyasası ortamında yapılması uygun olacaktır.
Kaynak:ICCI-2010-Bildiriler Kitabi-Hidrolik Türbinlerin Verim Artişlarindaki Fayda Analizi-Mücahit Sav-Etkb/Eüaş Genel Müdürlüğü Hidrolik Sant. Dai. Bşk.-Yrd. Doç. Aydın Çitlak-Fırat Üniversitesi Müh. Fak. Makine Müh.