Sudan Elektrik Üretimi
Mikro hes, doğal su akışını kullanarak tipik olarak 5 kW ila 100 kW elektrik üreten bir hidroelektrik güç türüdür. 5 kW’ın altındaki kurulumlara piko hes denir. [1] Bu kurulumlar yalıtılmış bir eve veya küçük bir topluluğa güç sağlayabilir.
Bu tesislerin birçoğu dünya çapında, özellikle gelişmekte olan ülkelerde, yakıt satın almadan ekonomik bir enerji kaynağı sağlayabildikleri için bulunmaktadır.
Mikro hes sistemler güneş PV güç sistemlerini tamamlar, çünkü birçok alanda su akışı ve dolayısıyla mevcut hidrolik enerji, güneş enerjisinin minimumda olduğu kış aylarında en yüksektir. Mikro hidro genellikle yüksek düşü olan yerlerde, düşük akışlı su temini için bir pelton tekerlek ile gerçekleştirilir. Kurulum genellikle bir şelalenin tepesinde, küçük bir jeneratör muhafazasına giden birkaç yüz metrelik boruya sahip, sadece küçük bir barajlı havuzdur. Alçak düşülü bölgelerde genellikle daha farklı türbin çeşitleri kullanılır.
Tipik Mikro Hes Kurulumu
Bir mikro hes santralin inşaat detayları sahaya özgüdür. Arazinin durumuna göre yapı gerçekleştirilir.
Genel olarak, mikro hes sistemler bir dizi bileşenden oluşur.
En önemlileri, suyun doğal akarsudan, nehirden veya belki de bir şelaleden yönlendirildiği alımı içerir. Büyük nesneleri dışarıda tutmak için bir ekran veya çubuk dizisi kullanarak, yüzen kalıntıları ve balıkları taramak için yakalama kutusu gibi bir giriş yapısı gereklidir. Ilıman iklimlerde, bu yapı buza da direnmelidir. Giriş, sistemin muayene ve bakım için susuzlaştırılmasına izin veren bir kapıya sahip olabilir.
Giriş daha sonra bir kanaldan ve daha sonra ön taraftan getirilir. Ön bölme tortu tutma için kullanılır. Sistemin dibinde su, bir boru hattı (cebri boru) aracılığıyla bir türbin içeren santral binasına yönlendirilir. Cebri malzeme, aşağı doğru giden sudan basınç oluşturur. Su her 10 metrede bir bar basınç oluşturur. Dağlık bölgelerde, cebri boru rotasına erişim önemli zorluklar sağlayabilir. Su kaynağı ve türbin birbirinden uzaksa, cebri borunun inşası inşaat maliyetlerinin en büyük kısmı olabilir. Türbinde, türbinin akışını ve hızını düzenlemek için bir kontrol vanası takılmalıdır. Türbin, suyun akışını ve basıncını mekanik enerjiye dönüştürür; türbinden çıkan su, bir kuyruk yarışı kanalı boyunca doğal su yoluna geri döner. Türbin, daha sonra elektrik yüklerine bağlanan bir jeneratörü döndürür; bu, çok küçük kurulumlarda tek bir binanın güç sistemine doğrudan bağlı olabilir veya birkaç ev veya bina için bir topluluk dağıtım sistemine bağlı olabilir.
Düşü ve Debi Özellikleri
Mikro hes sistemler tipik olarak 100 kilowatt’a kadar elektrik üretebilen alanlarda kurulur. Bu, bir eve veya küçük işletme tesisine güç sağlamak için yeterli olabilir. Bu üretim aralığı “düşü” ve “debi” açısından hesaplanır. Bunların her biri ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla elektrik üretimi olur. Hidrolik yükseklik, suyun düştüğü dikey mesafenin bir fonksiyonu olarak ifade edilen bir boruya düşen suyun basınç ölçümüdür. [4] Yükseklikteki bu değişiklik genellikle metre cinsinden ölçülür.
Düşü ölçülürken hem brüt hem de net düşü dikkate alınmalıdır. Brüt düşü, yalnızca dikey mesafe ölçümü yoluyla güç erişilebilirliğine yaklaşırken, net düşü, borulardaki sürtünme nedeniyle kaybedilen basıncı brüt düşüden çıkarır.
“Akış”, bir sahadan düşen gerçek su miktarıdır ve genellikle saniyede litre cinsinden ölçülür. Sarp arazide düşük debili/yüksek düşülü kurulumların önemli boru maliyetleri vardır. Uzun bir cebri boru, boru maliyetlerini azaltmak için üstte düşük basınçlı boru ve türbine daha yakın giderek daha yüksek basınçlı boru kullanılabilir.
Böyle bir sistemden kilowatt cinsinden mevcut güç, Q = Q * H / k denklemi ile hesaplanabilir; burada Q, saniye cinsinden akış hızıdır, H statik yüksekliktir.
Sistemin, türbin verimliliği, Türbin verimliliği genellikle% 50-80 arasındadır ve boru sürtünmesi Hazen-Williams denklemi kullanılarak hesaplanır.
Düzenleme ve İşleyiş
Tipik olarak, otomatik bir kontrolör, jeneratör üzerindeki yük değiştiğinde sabit hızı (ve frekansı) korumak için türbin giriş valfini çalıştırır. Birden fazla kaynağa sahip bir şebekeye bağlı bir sistemde, türbin kontrolü gücün her zaman jeneratörden sisteme akmasını sağlar. Üretilen alternatif akımın frekansı, yerel standart yardımcı program frekansı ile eşleşmelidir. Bazı sistemlerde, jeneratör üzerindeki faydalı yük yeterince yüksek değilse, yükün gerektirmediği enerjiyi dağıtmak için jeneratöre otomatik olarak bir yük kontrol bağlanabilir;
Türbin Tipleri
Mikro hes tesislerde, suyun kafasına, akış hacmine ve yerel bakımın mevcudiyeti ve ekipmanın sahaya taşınması gibi faktörlere bağlı olarak çeşitli su türbinleri kullanılabilir. 50 metre veya daha fazla şelalenin bulunabileceği tepelik bölgeler için bir Pelton tekerleği kullanılabilir. Alçak kafalı kurulumlar için Francis veya pervane tipi türbinler kullanılır.
Mikro hes sistemler çok esnektir ve bir dizi farklı ortamda konuşlandırılabilir. Kaynağın (dere, nehir, akarsu) ne kadar su akışına ve su akışının kot farkına bağlıdırlar. Enerji, bir tesisten uzak olan sahalardaki batarya bankalarında depolanabilir veya doğrudan bağlı bir sisteme ek olarak kullanılabilir, böylece yüksek talep zamanlarında ek rezerv enerji mevcuttur.
Kırsal Kalkınma Potansiyeli
Kırsal kalkınma ile ilgili olarak, mikro hes sistemlerin basitliği ve düşük göreceli maliyeti, elektriğe ihtiyaç duyan bazı izole yerler için yeni fırsatlar yaratmaktadır. Yayla turizmine yönelik tesislerin enerji ihtiyacını karşılayabilir. Türkiye’de pek çok tesis elektriğe ulaşımda sorunlar yaşıyor. Yenilenebilir enerjide suya bağlı üretimle ilgili yasal düzenleme eksikliği sorunları çözümsüz kılıyor. Bu durum milli ekonomik kayıplara neden olmaktadır.
Micro hes, küçük işletmeleri destekleyen belirli bir makine seviyesini bile çalıştırabilir. Bazı bölgelerde bu tür sistemlerin görünüşte beklenmedik bir kullanımı, ekonomik büyümeyi teşvik etmek için genç topluluk üyelerinin daha kentsel bölgelere taşınmasını engellemektir. Ayrıca, daha az karbon yoğun süreçler için finansal teşviklerin olasılığı arttıkça, mikro hes sistemlerin geleceği daha çekici hale gelebilir.
Mikro-hes kurulumlar ayrıca çoklu kullanım sağlayabilir. Örneğin, kırsal Asya’daki mikro-hes projeleri, pirinç değirmenleri gibi tarımsal işleme tesislerini – standart elektrifikasyonun yanı sıra – proje tasarımına dahil etmiştir. Ülkemizde bölgesel kalkınma ajansları da buna benzer çözümler üretebilirler.
Maliyet
Bir mikro hidroelektrik santralinin maliyeti, kurulu kW başına 1.000 ila 5000 ABD doları arasında olabilir.
Avantajları ve dezavantajları
Avantajları
Mikro hes enerji, suyun doğal akışını kullanan bir işlemle üretilir. Bu güç en yaygın olarak elektriğe dönüştürülür. Bu dönüşüm sürecinden kaynaklanan doğrudan emisyonlar olmadığından, iyi planlandığı takdirde çevre üzerinde çok az zararlı etki vardır veya hiç yoktur, böylece yenilenebilir bir kaynaktan ve sürdürülebilir bir şekilde güç sağlar. Mikro hes, akarsudan veya nehirden yönlendirilen suyun aynı su yoluna geri yönlendirildiği anlamına gelen bir “nehir akışı” sistemi olarak kabul edilir. Mikro hes potansiyel ekonomik faydalarına ek olarak verimlilik, güvenilirlik ve maliyet etkinliği vardır.
Dezavantajları
Mikro hes sistemler esas olarak su kaynağının özellikleri ile sınırlıdır. Sınırlama, küçük akışa sahip küçük kaynaklardan gelir. Aynı şekilde, akış bazı bölgelerde mevsimsel olarak dalgalanabilir. Son olarak, belki de en önemli dezavantaj, güç kaynağından enerjiye ihtiyaç duyan bölgeye olan mesafedir. Bu dağılım sorunu ve diğerleri, bir mikro-hidro sistem kullanmayı düşünürken anahtardır. Kaynak ile tesisin arasındaki mesafe dezavantaj olabilir.