Nehir akışları için geliştirilen küçük ölçekli hidrolik güç santralinin deneysel analizi
Experimental analysis of a small-scale hydraulic power plant developed for river flows
Yazar: HARUN GÖKGEDİK
Danışman: PROF. DR. ARİF EMRE ÖZGÜR ; PROF. DR. ALİ KEÇEBAŞ
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Alternatif enerji = Alternative energy ; Kinetik enerji = Kinetic energy ; Su türbinleri = Water turbines ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Bu tez çalışmasında, açık kanallardaki su akışından faydalanarak elektrik üretimine alternatif bir yaklaşım sunulmuştur. Bunun için, pelton türbinine benzer, yeni eğik eksenli bir hidrokinetik türbin sistemi tasarlanarak üretilmiş ve test edilmiştir. Taşınabilir olması için özel yapılmış bir treyler üzerine yerleştirilen bu sistem türbin kanadı, kanat kolları, diferansiyel, aktarma düzeneği ve alternatörden oluşmaktadır. Muğla ili, Namnam Çayı üzerinde yapılan deneylerde, 3 m/s'ye varan farklı su akış hızları için 7, 9 ve 11 kanatlı türbinden elde edilen güç ölçülmüştür. Toplam 11 adet türbin kanadı imal edilmiş ve bir türbin merkezi etrafına, kanat sayısına göre (7, 9 ve 11) belirlenmiş sabit açı aralıklarıyla monte edilmiştir. Akarsuyun iki farklı konumunda, ekskavatör yardımıyla çalışma yapılarak deneyler için gereken su akış hızı elde edilmiştir. Deney sonuçlarına göre, teorik hesap sonuçlarıyla uyumlu ve önemli hidrodinamik verimlilik sağlanmıştır. Su akış hızı arttıkça, türbin dönüş hızının ve alternatörün ürettiği güç miktarının, her üç türbin için de arttığı görülmüştür. Sürtünme ve kaldırma kuvvetlerinin yanında 7 kanatlı türbinde, kanatlar arası mesafenin uzak olmasından dolayı üretilen güç de kararsız olmuştur. 11 kanatlı türbinin de sistem ağırlığı ve üretim maliyeti yüksektir. Bu yüzden, diğerlerine göre tork, yük gücü (800 W) ve verimi (%15.9) nedeniyle 9 kanatlı türbin tercih edilmiştir. Sonuç olarak 9 kanatlı hidrokinetik türbin, akarsu özelliklerine göre farklı boyutlarda üretilerek kullanılabilir.

Abstract:
In this thesis, an alternative approach to electricity generation is presented by utilizing water flow in open channels. For this, a novel tilted  axis hydrokinetic turbine system similar to the pelton turbine was designed, manufactured and tested. This system, which is placed on a specially made trailer for portability, consists of turbine blade, blade arms, differential, transmission mechanism and alternator. In the experiments carried out on Namnam Stream in Muğla province, the power obtained from 7, 9 and 11 bladed turbines was measured for different water flow rates up to 3 m/s. A total of 11 turbine blades were manufactured and mounted around a turbine center with fixed angle intervals determined according to the number of blades (7, 9 and 11). The water flow rate required for the experiments was obtained by working with the help of an excavator in two different locations of the stream. According to the test results, significant hydrodynamic efficiency was achieved, which was consistent with the theoretical calculation results. It was observed that the turbine rotation speed and the amount of power produced by the alternator increased for all three turbines as the water flow rate increased. In addition to the friction and lift forces, the power produced in the 7-bladed turbine was also unstable due to the distance between the blades. The system weight and production cost of 11 bladed turbines are also high. Therefore, 9 blade turbines were preferred due to their torque, load power (800 W) and efficiency (15.9%) compared to others. As a result, 9 bladed hydrokinetic turbines can be produced in different sizes according to stream characteristics and used.