Dereden Elektrik Üretimi: Cross-flow (Ossberger) Türbini Yapımı
Debisi yüksek ama düşüsü düşük dereler için en uygun mikro hidroelektrik çözümlerinden biri cross-flow (Ossberger / Michell-Banki) türbinidir. Pelton’un aksine bu türbin, geniş bir su akışını dikdörtgen bir jet halinde silindirik bir çarktan geçirerek çalışır. Yapımı görece basit olduğu ve değişken debilere iyi uyum sağladığı için ev yapımı projelerde sıkça tercih edilir. Bu yazıda cross-flow türbinin çalışma prensibini ve adım adım yapımını ele alıyoruz.
Nasıl Çalışır?
Cross-flow türbini adını, suyun çark kanatlarından iki kez geçmesinden alır. Dikdörtgen kesitli bir nozül, suyu yatay bir levha jet halinde silindirik çarkın bir tarafındaki kanatlara yönlendirir. Su önce dış kanatlara çarparak enerjisinin büyük bölümünü aktarır, çarkın iç boşluğundan geçer ve çıkarken karşı taraftaki kanatlara ikinci kez enerji vererek türbinden ayrılır. Bu çift geçiş, kanatların kendi kendini temizlemesini sağlar ve geniş bir debi aralığında yüksek verim sunar. Bir ayar kanadı (guide vane) sayesinde debi değiştikçe verim korunabilir.
Gerekli Araçlar ve Malzemeler
- Silindirik çark için iki adet dairesel yan plaka (çelik veya alüminyum)
- Kavisli kanatlar için kesilmiş çelik boru dilimleri (18-30 adet)
- Dikdörtgen nozül ve ayarlanabilir yönlendirme kanadı (guide vane)
- Mil, yataklar (rulman) ve sızdırmaz türbin muhafazası
- Kayış-kasnak sistemi veya doğrudan kaplin
- Permanent mıknatıslı alternatör/jeneratör
- Cebri boru (penstock) ve giriş haznesi
- Kaynak makinesi, açılı taşlama, matkap ve ölçüm aletleri
Aşama Aşama Yapımı
- Derenin debisini ve mevcut düşüyü ölçerek çark çapını ve genişliğini belirleyin; cross-flow yüksek debide en iyi sonucu verir.
- Çelik boruyu eşit genişlikte dilimleyerek kavisli kanatları hazırlayın ve iki yan plaka arasına eşit açılarla kaynaklayın.
- Çark milini yan plakaların merkezine sabitleyin ve dengeyi kontrol ederek titreşimsiz dönüşü sağlayın.
- Dikdörtgen nozülü, su jeti çarkın üst kanatlarına teğet gelecek biçimde konumlandırın ve ayar kanadını monte edin.
- Çarkı su geçirmez muhafazaya yerleştirin, mili rulmanlara oturtun ve kayış-kasnak ile jeneratöre bağlayın.
- Suyu kademeli olarak açıp devri ve voltajı ölçün; ardından çıkışı şarj kontrol cihazı üzerinden aküye veya yüke bağlayın.
Verim Hesabı
Cross-flow türbinin gücü de P = ρ × g × Q × H × η temel hidroelektrik formülüyle hesaplanır. Bu türbinin en büyük avantajı, kısmi debilerde dahi verimini koruyabilmesidir: ayar kanadı çarkı bölümlere ayırarak düşük akışta bile yüksek verim sağlar. Tipik ev yapımı cross-flow türbinlerde mekanik verim %70-80 aralığındadır. Örneğin 4 metre net düşü ve saniyede 40 litre (0,04 m³/s) debiyle, %55 toplam sistem verimiyle yaklaşık 0,04 × 9,81 × 4 × 1000 × 0,55 ≈ 863 watt elde edilir. Debinin mevsimsel olarak değiştiği derelerde cross-flow, sabit nozüllü türbinlere göre yıl boyunca daha kararlı bir enerji üretimi sunar.
Bakım İpuçları
Cross-flow türbinin kendi kendini temizleyen yapısı bakımı kolaylaştırsa da düzenli kontrol gereklidir. Giriş ızgarasını sık temizleyerek dal ve yaprakların nozülü tıkamasını önleyin. Kanat kaynaklarını ve yan plakaların bütünlüğünü her sezon başında inceleyin; gevşeyen bir kanat dengesizlik ve titreşim yaratır. Rulmanları yağlayın ve kayış gerginliğini ayarlayın. Ayar kanadının serbestçe hareket ettiğinden emin olun, çünkü sıkışan bir kanat verimi ciddi biçimde düşürür. Muhafaza içinde biriken tortuyu periyodik olarak boşaltmak, türbinin uzun ömürlü çalışmasına katkı sağlar.
Cross-flow türbini, değişken debili dereler için ekonomik, dayanıklı ve bakımı kolay bir mikro hidroelektrik çözümüdür.
One thought on “Dereden Elektrik Üretimi: Cross-flow (Ossberger) Türbini Yapımı”