Basınçlı sulama sistemlerinde değişken hızlı pompalarla enerji kazanım olanaklarının araştırılması
A research on energy saving possibilities with variable speed pumps in pressurized irrigation systems
Yazar: FATİH BARUTÇU
Danışman: PROF. DR. MEHMET TUNÇ ÖZCAN
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Enerji = Energy ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Enerji tasarrufu = Energy saving

Özet:
Sulama pompa istasyonlarının birçoğu tasarım hatalarının oluşturduğu yüksek enerji maliyeti nedeniyle çalıştırılamamakta, çalıştırıldığında yüksek maliyeti beraberinde getirmektedir. Bu çalışmada, iki ayrı basınçlı sulama şebekesine servis eden bir pompa istasyonunda enerji kazanım olanakları incelenmiş ve enerji kazanımı sağlayacak bir işletme modeli geliştirilmiştir. Model, değişken sulama suyu ihtiyacına göre pompa ve sulama sistem eğrilerini tüm sulama sezonu boyunca eşleştirerek enerji tüketimini optimize etmeyi amaçlamaktadır. Bunun için, pompa ve sulama sistemi bir bütün olarak ele alınarak tesisin mevcut durumu incelenmiş, geliştirilen yöntem ile sistemin optimizasyonu yapılarak klasik uygulamaya kıyasla sağlanan enerji kazanım miktarları değişken hız teknolojisine dayalı çeşitli senaryolar altında belirlenmiştir. Ayrıca, incelenen seçeneklerin özgül enerjisi ve pompa istasyonu genel verimleri hesaplanmış, ekonomik analizleri gerçekleştirilmiştir. Pompa karakteristik eğrilerini sulama sistem eğrilerine adapte etmek, değişken hız teknolojisine sahip pompa istasyonları ile mümkün olmaktadır. Bu nedenle bu çalışmada, simülasyon araçları ve değişken hız teknolojisi yaklaşımı birleştirilerek kullanılmıştır. Sabit hızlı pompa işletme modeline kıyasla, üç farklı senaryo altında pompa istasyonunda yıllık %12, %15 ve %30.3 oranında bir enerji kazanımı sağlanabileceği sonucuna varılmıştır. Özgül enerji tüketiminin M-1 sulama sisteminde 0.4591 kWh m-3'den 0,2835 kWh m-3'e, M-2 sulama sisteminde 0.3956 kWh m-3'den 0.3076 kWh m-3'e düşebileceği gösterilmiştir.Tüm bulgular ve ekonomik analizler, önerilen yaklaşımın enerji kazanımı açısından oldukça verimli, ekonomik açıdan uygulanabilir olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Many of the irrigation pumping stations cannot be operated due to high energy costs resulting from design mistakes or when operated they bring about high running costs. In this study, energy saving possibilities were analysed in a pumping station serving two different pressurized irrigation networks and a model to save provide energy savings was developed. The model is aimed to optimize energy consumption by matching pump and system characteristic curves during the whole irrigation season. For this purpose, current situation of the pumping plant was investigated by evaluating pump and irrigation system as a whole. By optimizing the system with the help of the methodology developed, the quantity of energy savings respect to classical approach was determined under different scenarios based on variable speed technologies. In addition, overall efficiency of the pumping station and the specific energy of the alternatives examined were calculated, the economic analysis was carried out. The adaption of pumping characteristic curves to irrigation system curves is possible with pumping stations having variable speed technologies. Therefore, simulation tools and variable speed technologies approach were used in combination. It was concluded that in comparison with the current constant speed operation, annual energy savings of about 12%, 15% and 30.3% may be achieved at the pumping station under three scenarios. It was demonstrated that specific energy consumption can be decreased from 0.4591 kWh m-3 to 0,2835 kWh m-3 and from 0.3956 kWh m-3 to 0.3076 kWh m-3 in M-1 and M-2 irrigation systems respectively.All the results and economic analyses showed that the presented methodology is efficient in terms of energy savings and applicable in terms of economics.