Sıvı akışkanlı borularda oluşan hidrolik güçten elektrik enerji üretiminin araştırılması ve sistem prototipinin oluşturulması - Akköse, Esat
Endüstriyel, belediye ve tarım tesislerinin yerçekimi ile beslenen boru hatlarındaki hareket eden sıvının enerjisinden faydalanılarak düşük maliyetli elektrik enerjisi üretimi gerçekleştirilebilir. Bilindiği üzere, enerji dağıtım hatlarından çekilen elektrik enerjisinin günlük tüketimi değişkenlik gösterdiği için "Günlük yük eğrisi" (GYE) olarak tanımlanmış bir eğri ortaya çıkmıştır. Buna benzer bir şekilde su dağıtım şebekesinde akan sudan üretilecek olan elektriksel güçte, suyun tüketim miktarına bağlı olarak gün içerisinde değişkenlik gösterecektir. Bu değişkenlik, tüketicilerin alışkanlıklarına ve mevsimlere bağımlıdır. Enerji üretiminde tüketime bağlı olarak yükselme ve azalmalar olur fakat kesinti olmaz. Bu etki ile birlikte tüketicilerin alışkanlıklarına ve mevsimlere bağlı olarak gün içerisindeki değişken akış koşullarında dahi sürekli ve yenilenebilir (yeşil) enerji üretimi sağlanabilir. Özellikle yerçekimi beslemeli su dağıtım şebekesine eklenebilen hidrokinetik türbinler vasıtasıyla şebeke borularının içerisinde hareket eden suyun enerjisi dönüştürülerek elektrik enerjisi üretilebilmektedir.Bu tez çalışması kapsamında, su şebekesine monte edilecek hidrokinetik enerji üretim sisteminden faydalanılarak elektrik enerjisi üretimi Matlab/Simulink ile simüle edilmiş ve enerji üretiminin araştırılması için laboratuvar ortamı içerisinde deney sistemi kurulmuştur. Matlab/Simulink' simülasyonunda, 1334 watt mekanik giriş gücünün uygulandığı 3 fazlı Sabit Mıknatıslı Senkron Generatör (SMSG) çıkışından 1251 watt elektriksel güç üretimi gerçekleştirilmiştir. Generatörün çıkışı, 3 fazlı tam dalga kontrolsüz köprü doğrultucu ile doğrultma işleminden sonra 60V, 50Ah'lik seri bağlı iki adet li-on bataryanın şarjında kullanılmıştır. Su şebekesinde hidrokinetik enerji üretimi için kurulan deney setindeki santrifüj pompa (5,5 HP, 4 kW, 380 VOLT), 5.5 kW motopomp sürücüsü (3x220V) ile farklı sürme frekanslarında çalıştırılmıştır. Sürme frekansının değişmesiyle sistemin içerisindeki değişen debi ve basınç ile birlikte generatör çıkışında üretilen ve yüke aktarılan Pe elektriksel güç değişimi incelenmiştir. Debi ve basıncın artmasıyla birlikte sistemde üretilen elektriksel güç pozitif yönde artış göstermiştir. Generatörün 3 fazlı çıkışı, 3 fazlı kontrolsüz tam köprü doğrultucu (diyotlu doğrultucu) ile doğrultulup omik yük üzerinden elektriksel güç harcanmıştır. Motopomp 45 hz sürme frekansında sürüldüğünde deney setindeki debimetreden 36,13 m3/h bir debi ve basınç transmitterinden 1,206 bar basınç değeri ölçülmüş ve bu değerlerin bir fonksiyonu olan 1210 watt hidrolik güç motopomp tarafından sisteme aktarılmıştır. 20 Ω reosta üzerinden harcanan elektriksel güç ise 2,485 watt olarak ölçülmüştür. Ölçülen elektriksel güç değeri ile hidrolik güç yüzdelik oranı %0,002 olarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada, su dağıtım şebekesine entegre edilmiş bir hidrokinetik enerji üretim sisteminin elektrik üretimini sağlayabileceği görülmüştür. Matlab/Simulink kullanılarak elde edilen simülasyon sonuçları ve laboratuvar kurulumundan elde edilen deneysel bulgular, tüketici alışkanlıklarına ve mevsimsel değişimlere duyarlı bu tür sistemlerin sürekli ve temiz enerji üretme potansiyeli hakkında değerli bilgiler vermektedir.