0. Önsöz
1. Su Rasatı
2. Hidroloji
a) Proje Debisi Seçimi
b) Taşkın Debisi Seçimi
3. Su alma yapısı
a) Yandan Alışlı Regülatörler
b) Tirol Tipi Regülatörler
c) Barajlı Projeler
4. Su İletim Yapısı (İshale Hattı)
a) Kanal
b) Tünel
c) Boru
5. Türbin Generatör Seçimi
a) Debi / Güç
b) Yatay – Düşey
c) Ünite Adedi
d) İmalatçı
6. Elektrik – Otomasyon Sistemi
a) Trafo Gücü ve Adedi
b) ENH
c) Şalt
ÖNSÖZ:
Sayın yatırımcı,
Bu kılavuz bin bir fedakârlıkla yatırım yapıp, yine de çevrecilerin, sıradan vatandaşın hatta basının asalak olarak gördüğü yatırımcımıza biraz yardımcı olmak ve işini kolaylaştırmak amacıyla yazılmıştır.
Bu kılavuzu bizzat okuyunuz.
Bu kılavuzu başkasına okutmak kendi tansiyon hapınızı müdürünüze içirmeye benzer.
Vaktinizi almamak adına -dolgu malzemesi kullanmadan- lafı en kısa şekilde söylemeye gayret ettik. Yoksa burada yazılan her cümleyi bir sayfaya uzatmakta mümkündü.
Sizler de kendi deneyim ve bilgilerinizi bizimle paylaşırsanız kılavuzun ilgili bölümlerinde yer vermeyi arzularız.
Saygılarımızla,
KANYON Yenilenebilir Enerji A.Ş.
1. Su Rasatı (Ölçümü)
Ölçüm konusundaki en temel yanlışlık yatırımcının KENDİSİNE AİT LİMNİGRAF
kurmayı ve işletmeyi ihmal etmesidir.
Elektronik limnigraf denilen cihaz akarsuyun dere yatağındaki seviyesini günde 36 kez ölçen ve ölçümleri kaydeden bir cihazdır.
Bu cihaz, konunun uzmanı tarafından hazırlanan bir “anahtar eğri” sayesinde ölçüm anındaki su seviyesini ölçerek, akarsu yatağından geçen su miktarını bulmaya yarar.(Ancak bu cihaz suyun akış hızını ölçemez.)
Yatırımcının yaptığı en büyük hata bu cihazı kurup çalıştırmadan proje tasarımına girişmek olacaktır.
Limnigraf kurmamak adına; menbaada veya mansapta, aynı havzada veya komşu havzada DSİ’nin , EİE’nin yaptığı ölçümleri alıp bir takım matematiksel yöntemlerle kendi proje noktasındaki debileri hesaplama (aktarma) uygulaması vardır. Bu yöntem çok iddialı ve süratle yanlışa yol açan bir yöntemdir.
Doğru yaklaşım, projenin yapılacağı akarsuyun üzerinde (ve projenin yapılacağı kotlar arasında ) uygun bir yerde en az 18 ay su rasadı yapılmasıdır.
2. Hidroloji
a) Proje Debisi Seçimi
Proje debisi seçimi çok karmaşık bir OPTİMİZASYON süreci gerektirmektedir.
Bu amaçla, çeşitli proje yatırımlarına karşılık gelen yatırım harcamaları
hesaplanmalıdır. (Örneğin 4m3/s, 5m3/s, 6m3/s, 7m3/s, 8m3/s v.b. )
Daha sonra bu proje debilerine karşılık gelen Yıllık Enerji Üretimi miktarları Enerji Satış Fiyatları ile çarpılıp bulunan yıllık gelir bir kolona (C) yazılır.
Bir sonraki kolona (D) o proje debisine isabet eden CAPEX (Yatırım Harcaması) yazılır. Sonraki kolona ” Yıllık Gider ” hesaplanır ve yazılır. Burada DSİ’nin benimsediği bir yöntemle, CAPEX 0,11 ile çarpılıp ” YILLIK GİDER ” olarak kabul edilir.
En son olarak E kolonu C kolonundan çıkarılarak ( C – E ) Net Fayda bulunup G kolonuna yazılır.
G kolonundaki değer y- eksenine, A kolonundaki değerler x- eksenine yerleştirilip çizilerek grafiğin eğrisi oluşturulur. Bu eğrinin türevinin sıfıra eşitlendiği ( x eksenine paralel olduğu ) debi, optimum debidir.
ÖRNEK:
Bu proje için en OPTİMUM Proje Debisi 7 m3/s olmaktadır.
Değerli sermayedar(yatırımcı sponsor) eğer bu hesaplama yöntemini uygulayamıyorsanız. HES yatırımı yapmanız durumunda başarı tesadüfe bağlıdır.
b)Taşkın Debisi Seçimi
Değerli sermayedar, bu aşamada DSİ’nin bir hesaplama varsayımından Kaynaklı olarak cebinizden çıkacak çok yüklü miktarda paralara dikkatinizi çekeceğiz.
Eğer büyük bir akarsu üzerinde proje yapıyorsanız, Regülatör yapısının hesabında 100 yılda bir, 250 yılda bir, hatta 500 yılda bir gelmesi muhtemel Taşkına göre hesap yapılır.
Örneğin, proje debimizin 20m3 /s olduğu bir akarsuda 300m3 /s Taşkın debisi hesaplanmışsa siz sadece 20m3 /s suyu almak için 300m3 /s akışa dayanacak büyüklükte bir Regülatör yapmak zorunda kalıyorsunuz.
Bu sebeple, büyük akarsular üzerinde yatırım planladığınızda -size direkt getirisi olmayan- başka yatırımlar yapmak zorunda olduğunuzun bilinmesi gerekmektedir.
3.Su alma yapısı
a)Yandan Alışlı Projeler
Orta ebat, nehir tipi santrallerde akarsu yatağının elverişli olduğu hallerde kullanılan, Türkiye’de ve DSİ de ciddi bilgi birikimi ve uygulaması olan bir Regülatör tipidir. İşletilmesi ve projelendirilmesi görece olarak basittir.
b)Tirol Tipi
Karadeniz projelerinde ve Akarsu eğiminin fazla olduğu yerlerde(Karşıdan ve yandan Alışlı Proje yapılamayan yerlerde)mecburiyetten yapılan bir yapıdır. Türkiye’de tasarım tecrübesi çok sınırlı, işletimi zor, verimi belirsiz bir su alma yapım tipidir.
Modelleme yapılmadan tatbiki çok riskli, olup, istenen miktar suyun alınamama ihtimali vardır. Ayrıca su debisinin artığı zamanlarda gelen rusubat büyük işletme zorluğu yaratmaktadır.
Sayın yatırımcı, bu konuda yeniyseniz bu tip projelerden uzak durun veya iki kere düşünün.
c) Barajlı Su Alma Yapısı
Barajlı tip ( Depolamalı ) Hidroelektrik Santralleri bizim bilgi birikimimizi aşmaktadır. Bu konuda DSİ barajlar Dairesi çok ciddi uygulama ve tasarım deneyimine sahiptir.
Ancak, barajlı tip HES yatırımına girdiğinizde bankaların soracağı aşağıdaki suallere hazırlıklı olmamız gerekmektedir :
a) Zemin etütleri yapıldı mı, kim yaptı ?
b) Kamulaştırma planları yapıldı mı kamulaştırma tutarı nedir?
c) ÇED dosyasını kim hazırladı, ÇED basmakalıp mı? (copy- patates mi?)
Eko Sistem Değerlendirmesini hangi ekip hazırladı? ÇED’ e karşı dava açıldı mı?
(Nasılsa açılacak, avukatlık bürosu kim?)
d) Proje firması kimdir?
Yatırımcının cebini mi korur, kendi egosunu kendi kariyerini koruma bahanesiyle büyük paralar harcatır mı?
e) Gövde Tipi nedir RCC, Beton Ağırlık, Kil çekirdek v.s. ? Buna bağlı olarak malzeme temini nereden yapılacak?
f) Baraj politik olarak stabil bir bölgede mi? Hem inşaat sürecinde, hem sonrasındaki riskler nelerdir?
Aslına bakarsanız, barajlı tip HES’ler Devletçe yapılabilecek yatırımlardır. Yukarıdaki belirtilen risklerden herhangi birisi realize olduğunda çok derin cep ve Devlet desteği gerektirir.
Nice Koçyiğitler bu sebeple bu yatırımları bırakmıştır. Baraj yatırımına başlayıp da yarıda bırakan Türkiye’nin en büyük firmalarının ağızlarında çok acı bir tat bırakmıştır.
4. Su İletim Yapısı
a) Kanallar
Betonarme ( veya Armesiz) en sık görülen ve özellikle büyük kapasiteli projeler için en basit çözümlerdir.
Bu tip yapılar sürekli olarak bakım gerektiren, toprak kayması rusubat gibi faktörlerle kapasitesi değişkenliğe uğrayan ancak inşaatı ve tamiratı ucuz ve her yerde yapılabilecek inşaatlardır.
Trapez kesitli olan beton kanallar düz ve zemini sorunsuz yerlerde en kolay yöntemdir.
Dik duvarlı kanallar ise imalatı bizce daha sorunlu ve buna bağlı olarak maliyeti daha yüksek bir tiptir. Doğru projelendirilince yandan gelecek rusubat ve toprak kayması gibi tesirlere daha dayanıklıdır.
Bir diğer yöntem ise kapalı box tipi kanallardır. Bize kalırsa hem inşaatı zor, hem yüksek maliyetli hem de yosunlaşma, hava payı gibi sorunlar nedeniyle hayal kırıklığı yaratabilecek bir yöntemdir.
b. Tüneller :
Tünel konusu çok derin bir uzmanlık konusu olup, burada yatırımcının bilmesi ve dikkatli olması gereken boyutu ile ele alalım:
b.1. Basınçsız Tüneller
İşletmesi ve imalatı görece daha kolay, bazı temel parametrelere dikkat edilirse başarılabilecek bir yapıdır. Ancak yine de 3 – 3,5 km’yi aşan tüneller için son derece dikkatli olunmalıdır.
Sayın Yatırımcı, bunu anlamak için örneğin İstanbul’daki 1,5 km’lik Karayolu Tünellerinden birine girip, hız sınırını altında örneğin 30 km hızla bir uçtan öbür uca gidiniz. Sonra bu tüneli kendiniz kazıp, kendiniz betonladığınızı kafanızda canlandırın. Size basit ve zahmetsiz geliyorsa Tünelli proje işine girebilirsiniz.
Yine de tavsiyem 6-7 km ‘lik tünellerden uzak durmanızdır. Sağlığınızı kaybedebilirsiniz
b.2. Basınçlı Tüneller
Son yıllarda burada tarif edemeyeceğim çeşitli teknik zaruretlerle moda olmuş bir tünel çeşididir.
Su tünele girdikten sonra yerçekimi ivmesi altında hızlanarak başka projelerdeki yükleme havuzu ve cebri boru yapılarının da işlevi basınçlı tünel tarafından üstlenilerek Türbinlere gider.
Basınçlı tünelin en büyük mahzuru Türbinlerin/jeneratörün devre dışı kalma durumunda Tünelin içindeki basınçlanmış/ivmelenmiş suyun nasıl durdurulacağıdır.
Bu problemi son sürat giden bir trenin en önündeki lokomotifin aniden kazık fren yapması gibi düşünebilirsiniz.
Bu durumda arkadaki tüm vagonlar lokomotife muazzam bir baskı yaparlar. Allahtan bunu engellemek içim tüm vagonlara çok kuvvetli frenler konulmuştur.
Bizim olayımızda trenden farklı olarak suyun kendiliğinden fren yapma imkânı da yoktur. Bu durumda su tünel cidarlarına büyük basınç uygulayacaktır. Tedbir alınmazsa bu basınç normal basıncın on katını bulmaktadır.
Bu önlemeleri bizce sağlıklı olan ” denge bacası ” denen ve basınçlı suyun içinde yükselip sisteme zarar vermeyeceği silindirik betonarme bir yapıdır.
Bu yapı doğru projelendirildiği zaman tünel içinde sıkışan basınç bu bacadan atmosfere açılır ve sistemdeki aşırı basınç alınmış olur.
Ancak problem o ki; bu yapılar genellikle çok yüksek maliyetlidir. Ayrıca çok fazla yer kapladığı için de başka mahzurlar yaratır. ( kamulaştırma ilave arsa bedeli v.s.)
Diğer önlem ise ” Pressure Relief Valve ” denen ve santral binasının içine veya dışına yerleştirilen bir düzenektir.
Sistemdeki basınçlı bir takım borulama ve hidrolik (yağlı) devrelerle azaltmaya dayalıdır. Bu sistem maliyeti denge bacasına göre nispeten çok daha düşük olup, sakıncası çok hassas ve arıza yapmaya müsait bir düzenek olmasındadır.
Başka bir önlem ise dikey milli türbinlerde ” Volan ” uygulaması olup, türbin şaftına ilave atalet getirmektir.
c) Boru
7-8 m3/s kapasiteye kadar kullanılabilecek bir diğer yöntem ise fabrikasyon imalat borularıdır.
Borular genellikle polyetilen, CTP veya çelik takviyeli PVC borulardır. Borunun beton veya çelik iletim hatlarına göre bariz avantajı pürüzlülük katsayısının daha düşük oluşudur. Aynı kesit alanına sahip bir betonarme kanala göre %40’a kadar daha fazla su iletebilmesidir.
Polietilen (PE) borular fabrikada üretilip yüksek maliyetlerle taşınmak durumundadır.
Çelik takviyeli (PVC) borular ise şantiyeye prefabrike pvc bantlar halinde getirilip, orada imal edilebilmektedir.
Genellikle çelik takviyeli PVC boruların ilk yatırım bedeli Polyetilen (PE) borulara göre daha düşük olmaktadır.
Yapacağınız pazarlığa göre her üç tip boruyu da uzun süreler sorunsuz olarak kullanabilirsiniz(Doğru uygulama yapmak şartıyla)
5.Türbin-Jeneratör Seçimi
a) Debi-Güç
Proje debisi ve buna bağlı olarak kurulu güç aslında 2.Bölüm (a) bendinde anlatıldığı gibi bir ekonomik optimizasyon konusudur.
Bu konu yatırımcı olarak MUHAKKAK ilgilenmeniz gereken bir konudur.
Bu konuda yapılan hesapları denetleyebilmeli ve anlayabilmelisiniz.
Vazifelerimiz arasında finansman temin etmek de olduğu için bu hesaplamayı finansörlere bizzat anlatabilmesiniz.
b) Yatay Milli / Düşey Milli Makinalar
Genel olarak 5MW’a kadar ve çok hızlı olmayan (750 rpm’e kadar) Francis makinaları yatay milli seçebilirsiniz.
Bu güçleri aşan Francis Türbinlerde Dikey Milli makinalara yönelmek genellikle doğrudur.
Francis Türbinlerin verimi diğer Türbin tiplerine nispetle daha yüksektir. Şartlar uygun olduğunda Francis türbin kullanmak doğru olacaktır.
Yatay milli makinalarda küçük çaplı Alman veya Avusturyalı üreticilerin ekipmanları Çin malı makinalara göre daha kalitelidir.
Dikey milli makinalarda ve özellikle büyük güçlü makinalarda Çin dışında üretici kalmadığından
Tecrübeli ve büyük Çinli bir üretici seçilmesinde fayda olacaktır.
Çinli firmalar maliyetlerini Yuan (RNB) bazında ve ağırlık üzerinden hesap ederler. Çinli üreticiler ile pazarlık yaparken Türbin Jeneratörlerin ağırlığını öğrenip kg başına fiyat hesap ediniz. Karşılaştırmayı sadece ekipman fiyatı bazında yaparsanız KESİNLİKLE YANILIRSINIZ.
Örnek A isimli Türbin üreticisinin Türbin fiyatı 250.000 $ , ağırlığı 25 ton iken B isimli diğer üreticinin fiyatı 260.000 $ Türbin ağırlığı 30 ton ise KESİNLİKLE 260.000 $’lık Türbin alınmalıdır.
(Runner malzemesi aynı olmak koşuluyla)
Çinli üreticilerin üretim ve maliyet hesap mantığına göre ikinci üretici (B üreticisi) %14 mertebesinde ucuzdur.
Maalesef Türk yatırımcısı bu gerçeği bilmeden çoğu kez aslında pahalı olan (A) 250.000 $’lık malı ucuz zannıyla almaktadır.
Çinli üreticiler imalatın çeşitli aşamalarında denetlenmelidir.
Jeneratörler için de tamamen aynı pazarlık mantığı geçerli olup, sanılanın aksine Jeneratör en pahalı ekipman olup, Türbinden daha önemli ve hassas bir ekipmandır.
Jeneratörün düzgün bir sinusoidal dalga vermesi için çıkık kutuplu (Salient Pole) rotorun 750 rpm jeneratörlerde Kırlangıç geçme montajlı (Dove Tail) yerine yekpare olması faydalı olur. Ayrıca sargıların VPI (Vacuum Pressure Impregnation) yöntemiyle Epoxy kaplamalı olması istenmelidir.
Yatakların Split Sleeve ve Babbit Type olması aranmalıdır.
Rotor Kutupları “High Grain Magnetic Steel” laminasyonlardan düzgün ve pürüzsüz kesilmeli ve yekpare cıvata ve somunlarla bağlanmalıdır.
Jeneratör ikaz akımı mümkünse fırçasız “ Brushless SCR diode” tip olmalıdır.
Governor sistemi ve ikaz sistemi üzerinde özenle durulmalı bilinmedik üreticilerin malları alınmamalıdır.
İkaz sistemi için NARI , Hangzhou Yanhe ,Hebei University gibi markalar istenmeli.
Mümkünse ikaz sisteminin “Dual Channel” hot redundant olması faydalı olacaktır.
İkaz trafosu Cast Resin olmalı primer koruması CL (Current Limiter) sigorta ile yapılmalıdır.
Jeneratörün koruması için,(87 G) Diferansiyel koruma,(64 F) Rotor Alan Toprak kaçağı,(32) Ters güç,(46) İkaz kaybı,(49) Termal Koruma,(50) Aşırı Akım,(51) Ani Aşırı Akım gibi,50/51N,50/51G Toprak kaçağı korumaları gibi korumalar yapılmalıdır.
Soğutma sistemi paslanmaz borulu eşanjörlerden ve uygun ebatlı sirkülasyon pompalarından oluşmalı, kapalı çevrim çalışmalıdır.
Eşanjörler kuyruk suyuna monte edilmelidir.
Sirkülasyon pompaları otomatik olarak devreye girmeli ve %100 yedekli tesis edilmelidir.
Kompresörler pistonlu tip ve mümkünse bir arıza anında fren havasını karşılayabilecek kapasitede hava deposuna sahip olmalıdır.
c) Ünite Adedi ve Güçleri
Uzun yıllar rasatlarında en yüksek akışın gerçekleştiği aylar günlük bazda incelenmelidir.
Proje debisi = Q Net Düşü = H
ɳT = Türbin Verimi ɳG = Generator Verimi
Hesapladığımızda, hızlı bir analiz ile günlük bazda Türbinlerin en yüksek akımın olduğu ayda kaç gün tam kapasite ile çalıştığını tespit ediniz.
Bir ayın içinde -makinaların hiç arıza yapmadığını varsayarak- % kaç kapasite ile çalıştığını buluruz.
Eğer üç ay mertebesinde bir süre için kapasite %100 düzeyinde ise seçilen makine küçük olabilir.
Genel olarak iki adet eşit güçlü Türbin seçimi benimsenmelidir.
Pelton tip Türbinler için 4 nozul, 5 nozul bir makine alınacaksa Tek Türbin Jeneratör seçilebilir.
Eğer bir saatlik üretime yetebilecek Kapasitede bir yükleme havuzunuz varsa iki eşit ünite kesinlikle en doğru çözüm olacaktır.
Çok yaygın uygulanan 2/5 + 2/5 + 1/5 kapasiteli 3 ünite uygulaması bizce yine yanlıştır. Bunun yerine 4/5 + 1/5 uygulamasını öneririz.
d) İmalatçı
Çinli üreticiler, devletin inisiyatif alarak temin ettiği tasarımlara göre üretim yapmaktadır. Bu anlamda Çinli üreticilerin tasarım veya imalat tekniği yönünden benzer imkânlara sahip olduğu söylenebilir.
Bazı firmaların fabrikaları daha modern olmakla birlikte, tasarım hep aynı kaynaktan geldiği için çok farklı ürünler göremeyeceksiniz.
Sayın yatırımcı, danışmanınızın veya proje müellifinin yazdığı şartname genellikle Copy-Paste olup, genel doğruları anlatmaya yöneliktir. (Örnek; Türbin gövdesi en iyi kalitede pik malzemeden dökülmüş ve hassas şekilde işlenmiş olacaktır.)
Bu tarzda muğlak, ölçü ve miktar belirtmeyen cümlelerle hiçbir performans güvencesi almak mümkün değildir. Bu tarz şartnamelere para ödemeyiniz.
Maalesef, çoğu yatırımcı Türbin-Jeneratör tiplerinin bile belirtilmediği sözleşmelerle ekipman temin ettiler.
Hatta bazı yatırımcılar aldıkları malların ne marka olduğunu, hangi üreticiden geldiğini dahi bilmeden, üreticinin fabrikasını görmeden Türbin-Jeneratör getirdiler.
Yöneticisi-Patronu sadece aracı firmayı görüp 4 sayfalık sözleşmelerle sipariş verdiler.
Türbin temin ederken aşağıdaki verileri danışmanınızdan / proje müellifinden talep edin.
FRANCİS Türbinler İçin:
1. Türbin Tipi :
2. Brüt Düşü :
3. Net Düşü :
4. Türbin Hızı :
5. Türbin Debisi :
6. Runner Çapı :
7. Türbin Modeli :
8. Runner Malzemesi :
9. Yatak Adedi :
10. Yatak Tipi :
11. Yatak Malzemesi :
12. Yağlama Sistemi :
13. Hill Chart No: :
14. Türbin Üreticisi :
15. Verim Eğrisi :
16. Wicket Gate Adedi :
17. Ünite Nominal Gücü :
18. Specific Speed :
19. Net Weight :
Bu verilerin bir kısmı proje müellifinden gelecek bir kısmı ise üretici firma tarafından verilecektir.
Dikkat : Teklifte Madde 13, 18, 19 verilmediyse ısrarla isteyiniz, veremiyorsa üretici değil aracıdır. Makinayı sipariş aldıktan sonra tasarlatacak demektir ki; bu da sürprizlere hazır olmayı gerektirir.
Çin’den makine alıyorsanız ağırlığı baştan biliniz.
Yoksa üzülürsünüz.
Avrupalı üreticiler için de birkaç cümle söyleyelim:
Sizin kendi mesleki dalınızda tanıyıp kullandığınız ve sizde Avrupa Malı imajını yücelten birkaç marka düşünün. Bu markalar, büyük olasılıkla bindiğimiz otomobil, evimizdeki buzdolabı v.s. ürünlerle imajlarını yaratmışlardır.
Sizde tatmin yaratan ürünlerin büyük kısmı, Stuttgart’da, Münih’de üretilmektedir.
Türbin konusunda şuanda otomobilinizi üreten şirket ölçeğinde bir Avrupalı üretici kesinlikle yoktur. Avrupalı Türbin üreticilerinin en büyüğü Çin’de ilk 50’ye zor girer.
Kaldı ki, Avrupalı firmalarda büyük makinaları Hindistan’da, Çin’de, Romanya’da, Brezilya’da v.s. üretmekteler.
Halbuki Avrupalı Türbin üreticileri Çin’e oranla hem makine farkı, hem personel, hem supervisör yönünden oldukça mütevazı imkanlarla çalışmaktadır.
Ancak, yine de Avrupalılar Yatay Francis Türbinler konusunda, özellikle 1000 rpm gibi yüksek hızlı, 200m’den daha yüksek düşülü, 5 MW’tan büyük makinalarda özenli bir imalatla Çin makinalarından daha uzun ömürlü ve daha iyi performansa sahiptirler.
Yüksek düşülü Pelton Türbinler için de Norveçli, Avusturyalı ve Alman üreticileri fiyat farkına rağmen tercih ediniz.
Jeneratör konusunda ise Avrupa, Kore ve Amerikan ürünleri Çin’den açık ara iyidir. Sargı izolasyonu, Laminasyon malzemesi ve kesim yöntemi, yataklar ve soğutma sistemi gibi her konuda Avrupa 10 yıl, Amerika 20 yıl ileridedir.
VPI, Hidrojen soğutma, Babbitt Split Sleeve Bearing gibi konular çoğu Çinli üreticinin haberdar olmadığı şeylerdir.
English 