ELEKTRİK ŞEBEKELERİNDE PUANT YÜKLERİN KARŞILANMASI

UOK: 621.31

Elektrik Şebekelerinde Puant Yüklerin

Karşılanması

Bu yazı, Birleşmiş Milletler Avrupa İktisadi işbirliği Teşkilâtı Ekonomik Konseyi tarafından organize edilen ve 21-23. Mayıs 1963 tarihlerinde Venedik'de toplanan «Elektrik Şebekelerinde Puant Yüklerin Karşılanması» adlı sempozyumda görüşülen konulardan derlenmiştir.

GiRiŞ:

Bir enerji sistemi planlanmasında en önemli konu, istihsal imkânlarının, gelecekte beklenen yüklerin herhangi bir sıkışıklığa meydan vermeden zamanında ve en ekonomik şekilde karşılayabilmesini sağlayacak tarzda, gelişmesini temin edebilmektir.

Tecrübe, puant saatlerinde cüzi bir miktar da olsa yük atılma mecburiyetinin ekonomik hayat üzerine ciddi tesirleri olduğunu göstermiştir. Bu tesirin vahameti ise atılan yük nisbetinde büyümektedir.

Bu bakımdan, elektrik sahasındaki gerekli yatırımların, herhangi bir tahdide sebep olmıyacak şekilde, zamanında yapılması, memleket ekonomisi için hayati ehemmiyeti haizdir.

Yükün istikbaldeki gelişme durumu ise geçmişte, yükün artış miktar ve karakterine sıkı sıkıya bağlıdır. Müstakbel yüklerin tesbitinde bu bakımdan en önemli yardımcı yük eğrileridir. Bilhassa lektriğin spesifik manada akümüle edilememesi istihsalin her an istihlâke cevap verebilmesi mecburiyetini ortaya koymaktadır. Bu da başka bir deyimle, yük eğrileri, istihsale tekaddüm eden fonksiyonun grafik gösterilişi demektir. Ancak bu fonksiyon, her biri, mahallin fiziki yapısı, politik ve sosyal durum, ekonomik organizasyon gibi çok sayıda faktöre bağlı parametrenin tesiri dolayısiyle, çok kompleks bir fonksiyondur. Bu bakımdan bir çok teknik problemde olduğu gibi bu kompleks fonksiyonun da mutlak bir çözümü olmayıp, ancak duruma ve şartlara göre değişen çok sayıda izafi çözümü vardır.

Kısaca, istihsal fonksiyonu, yük eğrilerinin meydana getirdiği alanı eksiksiz ve en uygun ve ekonomik şekilde örtebilmek olmaktadır.

Bu yazıda, bu çok şümullü fonksiyonun bir kısmı olarak, yük eğrilerinin en tepe kısımlarının örtülmesi mevzuu ile bu sahada muhtelif memleketlerdeki yeni tatbikatdan bahsedilecektir.

Ayhan ERKAN Y. Müh. (E.E.I.M.)

PUANT YÜKÜN KARŞILANMA METODLARI:

Enterkonnekte sistemin ve sistemdeki istihsal ünitelerinin durumuna, yük merkezlerinin sistem üzerindeki yerine, termik ve hidrolik istihsal nisbetlerine bağlı olarak, puant yükün karşılanması için kullanılan metodları muhteliftir. Kompleks istihsal fonksiyonun tek değil fakat parametrelere göre değişen çok sayıda çözümü olması bakımından bu metodların biri veya birkaçı durumlara göre uygun ve ekonomik olabilmektedir.

Bu metodların birinin veya kombine olarak bir kaçının tercihinde rol oynayan en önemli faktörler ise;

— Sistemin büyüklüğü ve yükün karakteristik leri; günlük haftalık, aylık ve yıllık yük eğrileri, yük faktörünün mevsimlere göre değişimi;

— Pompaj imkânı olabilecek baraj mahalleri nin mevcudiyeti;

— Puant yük gruplarından, sistemin yük eğ risinin örtülmesi için talep edilen enerji miktarı;

— Diğer sistemlerle enterkonneksiyon;

t

— Puant kapasitenin sistem üzerinde enerji akışlarına tesiri;

— Fuel-oil mevcudiyeti ve sistemin muhtelif noktalarında bedeli;

— Puant saatlerinde ve puant dışı saatlerde enerji istihsal maliyetleri arasındaki bağıntının değişimleri;

— Sistemde bir nükleer santralın tesisi mev zuundaki düşünceler gibi hususlardır.

Bu mevzuda bir başka husus da puant takatin nakli için gerekli yatırımların, ucuz bir puant takat istihsal kaynağına nazaran daha az ucuz bir başka kaynağın tercihini tevlit edebilmesidir. Zira puant takatin nakli, çok az kullanma süresi bakımından, kWh maliyetini çok fazla yükseltmektedir. (Belnelmilel kabullere göre, puant enerjisi yıllık tertiplenmiş yük eğrisinde 1200 saatlik kullanma süresi altındaki takatlara tekabül eden enerji olarak tarif edilmektedir.)

Puant esnasında, enerji nakil hatlarının aşırı yüklenmesi de düşünülmesi gereken bir husustur, Joule kayıplarının karesel olarak artması bakunın-

dan sürşarjlı bir enerji naklinde kayıpların nisbeti nurmal şartlardaki enerji naklindeki kayıplar nisbetinin iki mislidir.

Puant konusunda çok önemli bir nokta da puantm oluş saatidir. Bu oluş saati her memleketteki yaşama şekil ve adetlerine bağlıdır. Ayrıca coğrafi mevkie; güneşin doğuş ve batış saatleri bakımından tul derecesine, günün uzunluğu ve kısalığı bakımından da arz derecelerine bağlıdır. Bu mevzu ile ilgili olarak yapılan incelemeler, Avrupa'da Güney-Batı dan Kuzey-Doğu istikametine giden hatların sağladığı puant saati dekalajının azami olduğunun göstermiş ve bu istikametteki hatların tesisi için sekonder de olsa bir öncelik tanımanın yerinde olduğunu ortaya çıkarmıştır.

Puant yükün karşılanması için kullanılan metodlar şu şekilde toplanabilir:

1 — Entertonneksiyonla puantın kısmî kompansasyonu

2 — Eski termik üniteler

3 — Puant için tesis edilen buharlı hususi üniteler

4 — Buharlı baz yük ünitelerinin bir kısmı olarak tesis edilen puant kapasite

5 — Konvansiyonel hidrolik santrallarda tesis edilen puant kapasite

6 — Pompaj santrali arı: a) Kombine pompaj santralları b) Tam pompaj s an t r allar c) Çok maksatlı pompaj santraller

7 — Gaz türbinleri:

a) Açık çevrimli gaz türbinleri I — Açık basit çevrimli türbinler n — Açık kompleks çevrimli türbinler b) Gaz üreteçleri ile kombine gaz türbin leri

I — Türboreaktörle kombine gaz türbinleri n — Serbest pistonlu makineler ile kombine gaz türbinleri

8 — Dizel Makineleri

9 — Basınçlı hava ile çalışan türbinler l — BÜYÜK ENTERKONNEKSİYONLARLA PUANTIN KISMI KOMPANSASYONU :

Büyük enterkonneksiyonlar, bir yandan istihlâkdaki diversite dolayısiyle bir yandan da istihsal ünitelerinin birbirlerini yedeklemesi bakımlarından, puantın karşılanmasında büyük avantajlar temin eder.

Ancak iki küçük şebekenin birleştirilmesi halinde, diversitenin büyük olduğunu, fakat daha evvelce enterkonnekte edilmiş grupların tekrar aralarında birleştirilmeleri halinde, diversitenin tesirinin küçük olduğunu zikretmek yerinde olur. Bunun için enerji işletmeciliğinde «diversiteden iki defa istifade edilmez» sözü bir deyim haline gelmiştir. Diversitenin randımanı enterkonnekte edilen grupların büyüklüğü ile azalır.

Enterkonneksiyon bugün bir memleketin muhtelif bölgeleri arasındaki ölçüden çıkarak, memleketler arası bir seviyeye ulaşmıştır. Avrupa memleketleri arasındaki enterkonneksiyon hatlarının kapasitesi 1962 de 7000 MW, alış - verişi yapılan enerji ise 11 milyar kWh olmuştur. Bu değer toplam istihsalin % 3,4 ünü teşkil etmektedir. Bu meyanda tul devreleri arasındaki fark gözönünde tutularak İngiltere ile Fransa arasında da puant yükün karşılanmasına yardımcı olmak bakımından kablo irtibatı tesis edilmiştir.

Avrupa iktisadî işbirliğinin kaynaklarına göre, 1962 de, Avrupa memleketleri arasındaki enterkonneksiyon ile elde edilen ekonomik net kazancın 600 MW kurulu takate tekabül ettiği hesaplanmıştır.

Enterkonneksiyonun tesiri, bütün enterkonnekte sistem global puantının, herbir memleketin puantlarının toplamına oranı olarak hesap edilmektedir.

Bu değer 1960 Ocak Ayında, 16 enterkonnekte memleket (*) için.

Münferit puantlar toplamı Global puant Fark % olarak fark olmuştur.

82 950 MW. 79 950 MW. 3 000 MW.

% 3,6

Enterkonneksiyonun tesisi tul dereceleri arasındaki farkın büyüklüğü nisbetinde önemli olmaktadır.

2 — ESKİ TERMiK ÜNİTELER:

Bilhassa termik istihsal nisbetinin yüksek olduğu sistemlerde, baz yük için yüksek randımanlı yeni ünitelerin tesisi daha az randımanlı eski grupların işletme dışına alınarak puant yükün karşılanmasında, kısa süreler ile kullanılması ilâve bir tesis yapmadan puantın karşılanmasını sağlamıştır. Ancak bu eski grupların gittikçe düşen randımanları muvacehesinde ne dereceye kadar muhafaza edilmeleri ve puant yükün karşılanması için başka tertiplerin tesisi arasında bir ekonomik kriterin tesbiti gerekir. Bu kriter memleketlere göre değişmektedir. Meselâ Fransa'da, arsa fiatlarının (*) Avusturya. Belçika, Dasimarka, ispanya, Finlandiya, Fransa, irlanda, italya, Norveç, Hollanda, Portekiz, Batı Almanya, ingiltere, isveç ve isviçre.

Elektrik Muhendisllg 84

yüksekliği bu grupları tamamen ortadan kaldırarak, yerine yeni grupların tesisini tevlit edecek şekildedir. Ayni durum bilhassa büyük şehirler civarındaki santrallar için Belçika'da da varittir. Bu hususta önemli bir faktör de personel ve işletme masraflarıdır. Eski grupların otomasyon noksanlığı dolayısiyle istihsallerine nazaran çok yüksek personel ve işletme masrafları bunların tamamen ortadan kaldırılmasına tesir eden önemli faktörlerden biridir.

3 — PUANT İÇİN TESİS EDİLEN BUHARLI HUSUSİ ÜNİTELER:

Bu buharlı basit gruplar, düşük buhar basınçlı, az randımanlı ancak, düşük tesis masraflıdırlar. Öncelikle puantın karşılanmasında ve imdat hallerinde kullanılmak üzere tesis edilmektedirler. Bu guruplarda yedek seviyesi de minimuma indirilmiştir. Fazla kullanılan bir şekil değildir. Amerika'da bu tarzda tesis edilmiş bazı 125 MW. lık gruplar vardır.

4 — BUHARLI BAZ YÜK ÜNİTELERİNİN BİR KISMI OLARAK TESiS EDİLEN PUANT KAPA SİTE :

Buharlı ünitelerin aşın yüklenebilme kapasitelerinden randımanda hafif bir azalma ile, istifade edilebilme hususudur. Bu tarz gruplar bilhassa son yıllarda geniş ölçüde tesis edilmeğe başlanmıştır.

Bir ünitenin kapasitesinin baz yük olarak kullanılacak kısmı ile, puantın karşılanması için kullanılacak kısımları arasındaki sınır, buhar sıcaklık ve basıncı, kazan tip ve performansı, işletme ve bakım masrafları, teçhizatın ömrü muvacehesinde tayin edilmektedir.

Puantı karşılamak için aşırı yüklenme süresi umumiyetle senede 100 ile 200 saat olup, aşırı yükleme miktarı, devamlı çalışma takatinin % 10 ile % 20 si arasındadır.

Bu tarz aşırı yüklenebilme imkânına sahip ünitelerin bir avantajı da sistemde gerekli yedeği önemli şekilde azaltmasıdır.

Puant kapasitesi, randımanında bu süreye mahsus olmak üzere bir düşme ile temin edilmektedir. Yeni buharlı ünitelerde düşük fiatlı puant kapasitesi elde edebilmek için kullanılan muhtelif metodlar şunlardır:

— Aşırı Basınç:

Umumiyetle kazan ve türbinler, aynı nisbette kapasite artması sağlıyarak normal buhar basıncının % 5 fazlasında çalışabilirler. Ancak bu metod randımanda bir kayıp tevlit etmediğinden, yalnız puant için istifade edilmemekte olup, normal işletmede de kullanılmaktadır.

— Kızdırıcıların by - pass edilmesi:

Yüksek basınç ısıtıcıların puant esnasında servis harici alınarak veya by - pass edilerek kondenseye daha büyük bir buhar akışı sağlanarak daha düşük bir randımanla, daha büyük bir kapasite elde edilebilmektedir. Ancak bu metod buhar sıcaklığı ve yanma oranı bakımlarından hususi kazan dizaynını icap ettirir.

Bu şekilde meselâ 320 MW. lık bir üniteden 30 MW. puant kapasitesi elde edilebilmektedir.

Puant kapasitesi elde etmek bakımından bunlardan başka bazı metodlar da etüd edilmiştir. Ancak bu metodlar pratikde büyük tatbikat bulmamıştır.

— Düşük buhar sıcaklığı:

Bu metoddaki fikir, buhar sıcaklığında geçici bir azalmayla, türbinin daha büyük basınçlarla çalıştırılabılme hususudur. Bu iki büyüklük, daha büyük bir kapasite elde edebilecek şekilde karşılıklı değiştirilir, ancak randımandaki düşme ehemmiyetlidir. Daha büyük miktar yakıt kullanılmasını icap ettirir. Bu ise ısı çevriminin bir çok kısımlarında masraflı boyut değişimlerini ve bilhassa daha büyük bir kondense tesisini tevlit eder.

— Besleme suyu ısısının başka bir kaynaktan temini:

Besleme suyu ısıtıcıları puant esnasnda servisten ayrılabilir ve bu kademe için gerekli ısı yağ yakmak veya bir gaz türbini çıkışına bağlamak gibi harici bir kaynakdan temin edilebilir. Ancak harici kaynak tesisi, kapasite yönünden kazancı her zaman kompanse edecek şekilde değildir.

— Termik santrallarda muharrik kuvvetin azal tılması :

Termik Santrallarda, puant süresince, bazı yardımcı teçhizat servis haricine alınarak şebekeye verilen takat arttırılabilir. Bu meselâ kömür tahliye ve nakil, kül atma tesisleri gibi kısımlar iki ile üç saat çalıştırılmayarak temin edilebilir. Ancak bu halde duruma göre ara depolar icap edebilir.

Bu konuda önemli bir husus da bir elektrik motoru ve bir buhar türbini ile tahrik edilebilen meselâ kazan besleme gibi pompaların, bu süre zarfından elektrikle, değil, fakat buharla tahrik edilmesidir.

5 — KONVANSİYONEL HİDROLİK RALLARDA TESİS EDİLEN PUANT KAPASİTE :

SANT-

Konvansiyonel hidroelektrik tesislerden, ancak önemli bir rezervuarı olanların, puantın karşılanmasına tesiri mevzuu bahis olup, mevsimlik rezervuarların, kapasiteleri nisbetinde, puanta iştirakleri önemli olmaktadır.

Hidrolik ve termik tesislerin arasında ekonomi mukayesesi ise memleketlere göre değişmektedir. İsviçre, ttalya ve Fransa gibi hidroelektrik potansiyelin çok büyük bir kısmının kullanılmış olduğu memleketlerde, mütebaki cüz'i hidroelektrik potansiyelden istifade için lüzumlu yeni hidroelektrik tesislere gerekli yatırımların çok büyük olması bu tarz memleketlerde hidrolik yönünden gelişmeyi frenlemektedir. Buna mukabil hidroelektrik potansiyelin büyük olduğu memleketlerde, termik santrallara, hatta gaz türbinlerine nazaran daha az yatırımlarla, hidroelektrik tesislerden puant takatinin temini imkân daihlindedir. Bu da meselâ mevcut rezervuarlı santralları, baraj için ilâve bir yatırım yapılmasına ihtiyaç olmadan, yeni gruplar ilâvesiyle sürekipe etmek suretiyle temin edilebilmektedir.

Bu şekilde hidrolik santralın yıllık istihsali değiştirilememekde, ancak kullanılabilecek takat miktarı artmaktadır.

Bu tarzda sürekipmanlar, istihlâk merkezlerine çok uzak olmayıp büyük enerji nakil tesisleri icap ettirmediği takdirde, puanlın karşılanmasında en ekonomik şekil olmaktadır.

Ancak, puantm hidrolik tesislerle karşılanması halinde çok önemli bir husus da bu tesislerden temin edilen emre amade takatin, kullanma süresidir. Meselâ küçük rezervuarlarm boşalması dolayısiyle puantm atlatılmasından kısa bir süre sonra, fakat yükün kâfi derecede düşmesinden evvel, gerekli takat olmaması bakımından yük atılma zorunda kalınırsa, bu tesislerden puant anındaki istifadenin bir manası kalmamaktadır.

Bu bakımdan, bilhassa hidrolik nisbetin büyük olduğu enterkonnekte sistemlerde, hidrolik tesislerin aşağıdaki iki hususi yerine getirmesi lâzımdır.

— Anı puantm karşılanmasına imkân verecek kâfi takata sahip olma,

— Kritik devre için kâfi derecede emre ama de kWh temin etme. Bu kritik devrenin uzunluğu ise coğrafi mevkie bağh olarak 1200 ilâ 1800 saat arasında değişmektedir.

Bu sebepten, emre amade kWh miktarını arttırmaması bakımından, sürekipmanla, puant takatin devamlı arttırılmasına imkân yoktur.

Termik - Hidrolik karışık sistemlerde ise, bu sürekipman miktarını bir miktar daha arttırmak imkân dahilindedir. Bu nisbet, termik takata bağlı olarak % 12 ilâ 20 arasında olabilir. Bu sürekipman nisbeti üzerinde hidroelektrik tesisler, kâfi kWh temin edemediklerinden termik puant tesislerine nazaran pahalı olmaktadırlar.

6 — POMPAJ SANTRALLARI:

kWh temin etmeden, hatta kayıplar dolayısiyle bir miktar kWh istihlâk ederek, puant takati temin etmenin bir başka yolu da yükün düşük olduğu, boş saatler enerjisi ile beslenen pompaj tesisleridir. Bu şekil, tabii şartları nbüyük seviye farklı iki yakın rezervuar teşkiline imkân verdiği hallerde, ekonomik olmakda, bu ekonomiklik ayrıca, istihlâk merkezlerine yakınlık nisbetinde artmaktadır. Bu metodun geniş tatbikatına Almanya, İngiltere, Lüksenburg ve Amerika Birleşik Devletleri'nde rastlanmaktadır. Ancak büyük rezervuarlar halinde, bu tip tesisler sürekipman ile ekonomik bakımından rekabet edemezler.

Pompaj tesisleri, bilhassa son on sene zarfında, türbin - pompa gruplarının büyük tekâmülü ve bilhassa pompaj ve generasyonu tek makinada birleştirerek, tesisten büyük tasarruf sağlayan reversibl makinalar dolayısiyle yayılmağa başlamıştır.

Ancak, l kWh gündüz enerjisi temin edebilmek için, pompaj randımanı, türbin randımanı ve bu enerji hareketi dolayısiyle diğer kayıplar neticesi, 1,5 kWh lık boş saatteki enerji sarfiyatı, yeni termik grupların düşük spesifik konsomasyonu karşısında, büyük yakıt tasarrufu temin edebilecek değerde değildir.

Bu tarz grupların, pompaj - istihsal çevriminin global randımanı % 67 - 70 arasındadır.

Pompaj santrallerin kullanılan üniteler iki esas tipde toplanabilir.

— Üçlü gruplar:

Bu gruplar türbin - generatör / motor - pompadan müteşekkildir. Bu tarz grupların randımanı yüksek, istihsal durumundan pompaj durumuna geçme süresi çok kısadır. Ayrıca bu tarz gruplarla frekans ayan yapmak da imkân dahilindedir. Ancak tesis masrafları yüksekdir.

— Reversibl ikili gruplar:

Bu tarz gruplar, bir generatör / motor ile hem türbin ve hem de pompa olarak çalışan iki çarklı bir hidrolik makinadan müteşekkildir.

Bu tarz grupların tesis masrafı azdır, ancak randıman düşük ve bir durumdan diğer duruma geçme süresi daha uzundur.

Ayrıca bu tarz ikili gruplarda, hidrolik makinanın kanatlarının durumunun değiştirilmesi suretiyle hem türbin ve hem pompa olarak çalıştırılabilen tek çarklı ve grubun hep aynı istikamette döndüğü tipler de vardır. Ancak randıman bu tiplerde daha da düşüktür.

Bu tip santrallar tesis şekline göre üçe ayrılabilir.

Elektrik Mühendisin 84

a) Konvansiyonel Hidrolik Santrallarla Kom bine Edilmiş Pompaj Santralleri:

Bu tip santrallarda, ünitelerin bir kısmı'üçlü veya reversibl tarzda olup, generasyon ve pompaj yapacak şekildedir.

Bu tarzın avantajı, ayrı bir rezervuara ihtiyacı olmaması ve puant tesislerinin ekonomik şekilde tahakkuk ettirilebilmesidir.

b) Tam Pompaj Santralleri:

Bu tarz santrallar, rezervuarm küçüklüğü dola yısıyle biriktirilen su miktarı az olduğundan, yer bakımından büyük fleksibilite arzederler ve bir çok hallerde daha büyük düşülerden istifadeyi sağlar.

Ayrıca, küçük nehirlerin sularından ve küçük debilerden istifadeyi de temin ederler.

Ancak bu tesislerin içindeki bulundukları enterkonnekte sistemin yük eğrileri muvacehesinde iyi bir şekilde etüd edilmesi gerekir. Her gece boş saatlerde pompaj için kâfi enerjinin bulunduğu hallerde, rezervuarın bir günlük boş saatlerdeki pompaja tekabül edecek bir kapasitede olması kâfidir. Ancak bir çok hallerde, puant için gerekli su miktarı, boş saatlerdeki pompaj ile temin edilemez, bu durumda hafta sonlarında pompaj ile ilâve bir su rezervi yapmak gerekir, bu halde de rezervuarın kapasitesinin bu nisbette büyük olması gerekir. (Şekil 1) de bu şekil bir işletme rejimi görülmektedir.

* nu

MZMTOİ

ı au

CAftfAKU PBKM8C

*n

uu

ı nu

ÇUHA CUMMTOİ PAZAR

Şekil: l — Hafta sonu ilâve stokajlı pomaj generasyon çalınması

c) Çok Maksatlı Pompaj Santralleri:

Bu grupta, enerji üretimi haricinde, suyun başka maksatlarla da kullanıldığı tesisler toplanabilir.

Bu tarz tesislerde, pompalanarak daha yukarı bir seviyeye çıkarılan su, duruma göre meselâ sulama kanalarına veya, puant takat ihtiyacı oldu-

ğu hallerde, pompa - türbinlere verilerek takat temininde kullanılır.

Netice olarak, pompaj santralları hakkındaki mülâhazalar şu şekilde toplanabilir:

— Pompaj santralları nisbeten düşük tesis masrafları ile iyi bir takat potansiyeli temin eder ler. Bilhassa pür pompaj hallerinde küçük rezervuarlar, minimum bir inşaat icap ettirirler ve bü yük düşülerden istifadeyi sağlarlar, bu bakımdan tesis masrafları hayli düşükdür. İşletme masrafla rı, bir çok hallerde bu tesislerin otomatik işletme ve uzakda kumanda ile çalıştırılmaları bakımın dan çok azdır, ayrıca bakım masrafları da hidro elektrik santrallara has bir özellik olarak çok dü şükdür. Bu faktörler seneler boyunca önemli bir maliyet unsuru olarak, rantabiliteye tesir eder.

— Hidroelektrik tesislerin özelliği olarak kısa bakım süreleri sebebiyle devamlı veya çok uzun süre emre amade olabilme hususiyeti arzederler.

— Hidroelektrik tesislerin gayet çabuk devre ye ye girebilmeleri özelliği enterkonnekte sistem de döner yedek bakımından önemli tasarruf sağ lar. Bilhassa modern reversibl grupların icabında pompajden generasyone geçmeleri çok çabuktur. (1-1,5 dakika).

— Enterkonnekte sistemdeki büyük buhar üni telerinin devamlı ayni yükde çalışmalarını, ve bu ünitelerin daha randımanlı işletilmesini temin ederler.

— Bir çok hallerde pompaj santralları çok ga yeli tesislerdir. Bu bakımdan enerjiye isabet eden maliyet nisbeti düşüktür. Bu tarz tesisler uzun ömre sahiptirler ve buna bağlı olarak amortisman masaraf arı düşük bir değerdir.

— Düşük maliyetli pompaj enerjisi umumi marjinal maliyetin düşmesini temir eder.

Buna mukabil pompaj santrallerinin tesisini sınırlayan başlıca ekonomik mülâhazlar şunlardır :

' — Popaj santralları kW tesis masrafının makul bir sınırda olabilmesi için ancak enterkonnekte sistemlerde tesis mecburiyeti Ue sınırlıdırlar.

— Pompaj santralları puant takatin konsan trasyon halinde, ekonomik olarak tesis edilebilir. Zira termik puant kapasitesi umumiyetle sistem üzerinde ekonomik şekilde dağıtılabilir. Halbuki pompaj puant kapasitesinin üretimde yük merke zine kadar nakli gerektir. Bu bakımdan puant ta katin ekonomik tevzii termik puant kapasite ha linde daha kolaydır.

— Pompaj santrallarında, pompajdan generasyona kadar olan çevrimin randımanı, enerji na kil kayıpları hariç takriben % 75, kayıplarla be raber % 65 - % 67 arasındadır. Bu ise, tesisler her-

bir 2 kWh enerjisi üretimi için 3 kWh puant harici enerji istihlâk ediyor demektir. Yeni termik grupları düşük spesifik konsomasyonu bu şekil istihlâkle rekabet edebilecek seviyededir.

7 — GAZ TÜRBİNLER! :

Gaz türbinleri son senelerde termik puant kapasite tesisinde geniş çapta kullanılmağa başlanmıştır. Bu sahadaki büyük inkişaf, puant için tesis masrafı düşük, fakat randımanı fena grupların tesisi şeklindeki eski bir fikrin kalkmasını tevlit edecek şeklinde olmuştur.

Ancak gaz türbinlerinin tesisi ortaya sistemin ısı bilançosu bakımından önemli bir rantabilite problemi çıkarmaktadır, şöyleki:

Bir sistemde, yüksek randımanlı yeni gruplar servise girdikçe, bu gruplar, yük diagramının en altına yerleştirilmekde ve diğer gruplar randımanlarına göre sıralanarak otomatik olarak öteleme yapmaktadırlar. Bu da eski grupların sistemin yük eğrisinin yukarı kısımlarına gelmeleri ve kısa süre çalışmaları bakımından, sistemin umumi ısı bilançosunda bir avantaj temin etmektedir. Halbuki gaz türbininin tesisi halinde ise, bu türbin derhal diagramın en tepe noktasına yerleşecekdir. Gaz türbinin çalışma süresi kısa olacağından, bu grubun yakıt masrafının tesiri önemli olmamakla beraber, diğer grupların takım halinde öteleme yapmasına mani olduğundan, sistemin umumi ısı bilançosuna önemli şekilde tesir eder. Bu bilanço da bir gaz türbinin tesisinin ekonomik olabilmesi için, gaz türbini ilk tesis masraflarının, baz grup ilk tesis masraflarına nazaran, ne derece düşük olması gerektiğini ortaya çıkarmaktadır.

Bu ekonomik mukayesenin neticesi, sistemlere göre değişmekte, farklı neticeler vermekte, bilhassa hidrolik nisbetinin yüksek olduğu hallerde, gaz türbininin rantabilitesini azaltmaktadır.

Bunun yanında, gaz türbinlerinin işletme yönünden önemli bir avantajı da buhar gruplarının, ömrü bakımından önemli bir faktör olan, sık sık durma ve tekrar yol alma sayısını azaltarak, bu grupların devamlı çalışabilmesini temin etmeleridir.

Bunun haricinde, gaz türbinlerinin başka avantajları da vardır:

— Gaz türbinlerinin az sayıda yardımcı tesisat icap ettirmeleri, kullanılan su miktarının cüz'i, bi na ve temel masraflarının düşük olması bakımın dan, tesis masrafları düşük olup 80 -110 Dolar/kw arasındadır.

— Grupların otomasyon derecesi bakımından işletme masrafları düşük, bakım personeli sayısı ise makul seviyenin altındadır.

— Grup otomatik olarak çok çabuk yol alır, senkronizasyona girer ve yük alır, gerekli süre 10 - 20 dakikadır. Yeni gruplarda bu süre 3 dakikaya kadar indirilmiştir. (Şekil: 2) Bu husus buharlı puant kapasitesine nazaran çok önemli bir avantaj temin etmekte ve işletmede büyük elastikiyet sağlamaktadır.

TAKAT

ZAMAN (DAKiKA)

Şekil : 2 — 40 MW lık bir gaz türbininin yük alma hızı

— Gaz türbininin takati soğukla artar, bu artış nisbeti açık çevrimli türbinlerde derece başına % l mertebesindedir.

Bu suretle puantların soğuk aylarda olması oldukça önemli bir husus olarak ortaya çıkar.

Yani puant kapasite türbin kurulu takatına göre değil fakat meselâ Aralık - Ocak ortalarına sıcaklığına göre hesaplanabilinir.

Grupların emre amade olma süresi yüksektir.

— Gaz türbinleri, icap ettirdikleri cüz'i yer ba kımından, yük noktaları civarına tesis edilebilir ler, bu şekilde enerji nakil tesisleri envestismanları icap ettirmezler ve enerji nakil kayıpları tev lit etmezler. Gerekli soğutma suyu miktarı çok cüz'idir. Gürültü ve dumanın önlenmesi de bir problem teşkil etmez.

— Gaz türbinleri ile akkuple generatörler ica bında senkron kompansatör olarak çalıştırılabilir.

— Kısa tesis süreleri, tesis plânlaması yönün den büyük bir fleksibilite teşkil eder ve büyük santrallarm tesis tarihlerinde kayma yapılabilme sine imkân verirler. Bu sebepten sıkışık bir anda sistemde takat ihtiyacına cevap verebilmek bakı mından kolaybk arzederler.

Buna mukabil gaz türbinlerinin bazı dezavantajları da vardır:

— Pahalı yüksek kalite fuel kullanma mecbu riyeti ve % 20 ile % 25 arasında olan, nisbeten dü şük randıman dolayisiyle enerji bedeli yüksektir. Ancak puant ünitesinin sene içersinde küçük yük faktörü ile çalışacağına göre, fuel bedelinin tesiri o nisbette az olmaktadır.

— Açık çevrimli basit gaz türbin ünitelerinin takati bugün için 40 MW. da sınırlanmıştır.

— Bir gaz türbininin kapasitesi, besleme ba casının yoğunluğu ile azaldığından, tesis mahalli nin irtifaına ve muhit havasının sıcaklığı tabiidir. Kış aylarındaki kapasite artmasına mukabil yaz ay larında kapasite düşer.

Gaz tüıbini tipleri:

Halen farklı karakteristikleri haiz muhtelif tip gaz türbini kullanılmaktadır:

a) Açık çevrimli gaz türbinleri:

Bu tip türbinler en uzun zamandan beri kullanılan tiptir.

Çevrimlerine göre ikiye ayrılırlar : I — Açık basit çevrimli gaz türbinleri.

Bu tip türbinler, esas olarak kompresör yanma odası ve türbini olarak üç kısımdan müteşekkildir. Küçük takatlarda kullanılır en basit tipdir. (Şekil: 3)

n — Açık kompleks çevrimli gaz türbinleri. Bu tip türbinler biri yüksek basınç, diğeri alçak basınç olmak üzere, iki türbin - kompresör grubundan müteşekkildir. (Şekil: 4) Halen 40 MW.a kadar imal edilmektedir.

A — Kompresör B — Yanma odası C — Türbin D — (jeneratör

Şekil : 3 — Açık basit çevrimli gaz türbini

1 — 2 Havanın sıkıştırılması 2 — 3 Havanın ısıtılması 3 — 4 Sıcak gazların genleşmesi 4 — l Gazların egzosu

fı

Şekil : 4 — Açık kompleks çevrimli gaz türbini

A — Alçak basınç kompresörü B — Ara soğutucu C — Yüksek basınç kompresörü D — Yüksek basınç yanma odası E — Yüksek basınç türbini F — Alçak basınç yanma odası G — Alçak basınç türbini M — Generatör

1 — 2 Havanın sıkıştırılması 2 — r Havanın soğutulması l'— 2' Havanın tekrar sıkıştırılması 2'— 3' Havanın tekrak ısıtılması

3'— 4' Sıcak*gazlann genleşmesi 4'— 3 Gazların tekrar ısıtılması

3 — 4 Sıcak gazların genleşmesi 4'— / Gazların egzosu

Gerek basit gerekse kompleks çevrimli türbinler, enerji Üretimi ile beraber reküparasyonla ısı istihsali için mütereken tesis edilebilir. Bu halde çok ekonomik çözümler elde edilmektedir. Bu şekilde reküparasyonla elde edilen ısı, merkezi tes

hin veya teknolojik buhar elde etmede kullanılmaktadır.

Isı reküparasyonu,

— Türbin çevrimine bir ısı reküparatörü yerleştirmek (Şekil: 5 ve Şekil: 6)

r, —J

Şekil : S — Türbin çevriminde reküperasyonlu açık basit çevrimli türbin

A — Kompresör B — Yonma odası C — Türbin D — Reküperatör M — Generatör

1 — 2 Havanın sıkıştırılması 2 — 2' Reküparatör için havanın tekrar ısıtılmış 2'— 3 Yakıt ithali ile havanın ısıtılması 3 — 4 Sıcak gazların genişlemesi 4 -- 4 Reküperatör içersinde sıcak gazların soğutulması

Şekil : e —' Türbin çevriminde reküperasyonlu, açık kompleks çevrimli türbin

A — Alçak basınç kompresörü

B — Ara soğutucu

•

C — Yüksek basınç kompresörü

D — Yüksek basınç yanma odası

E — Yüksek basınç türbini

F — Alçak basınç yanma odası

G — Alçak basınç türbini

,,

M — Generotör

•.-•..

R — Reküperasyon kazanı

(devamı gelecek sayıda)