Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
Kaya C. (Araştırmacı), Töreyin B., Yoğurtçuoğlu B., Küçükali S., Alp A.
Hidroelektrik santraller günümüzde en düsük karbonlu elektrik kaynağıdır. Temiz, uygun maliyetli ve güvenli enerji saglayan hidroelektrik enerji, Avrupa Yeşil Mutabakatı'nın ana iklim ve enerji hedeflerini desteklemektedir. Bununla birlikte, Hidroelektrik Santraller (HES), yukarı ve aşağı göç eden balıkların geçisini engelleyebilir veya geciktirebilir. Bu durum balık popülasyonunda azalmaya neden olur. Özellikle nehir tipi HES’ler, aşağı göç amacıyla akım yönünde hareket eden balıklar için tehdit oluşturmakta, türbin geçişleri sırasında yaşanan göç gecikmesi, yaralanma ve ölümler, dünya genelinde balık popülasyonlarında ciddi bir azalmaya neden olmaktadır. Aşağı yönde hareket eden balıkların korunması, balıkları hidroelektrik santralin çevresinden dolanmasını sağlayacak şekilde yönlendiren ızgara-bypass yapılarının uygulanmasını gerektirir. Bu durum, korunması hedeflenen balık türlerinin ekolojik ve biyolojik gereksinimlerine bağlı olduğu gibi, akım koşullarını optimize ederek ızgara kaynaklı yük kayıplarını minimum seviyede tutmayı hedefleyen yenilikçi çözümlerin bulunmasına bağlıdır. Balıkların türbinlere doğru gidişini önlemenin kabul edilen en etkili yolu fiziksel engel görevi gören bariyerlerin uygulanması olduğundan, önerilen proje kapsamında Oppermann ızgaraları olarak adlandırılan yenilikçi bir su alma yapısı üzerinde çalışılacaktır. Temel olarak Oppermann ızgaraları, ızgara çevresindeki hidrolik ve hidrodinamik koşulları iyileştirmek, enerji kayıplarını minimum seviyeye indirmek ve aynı zamanda balık yaralanmalarını ve ölümlerini onları güvenli bir şekilde bypass kanalına yönlendirmek suretiyle engellemek için geliştirilmiş balık dostu ince ızgaralardır. Avrupa’da Almanca konuşulan ülkelerdeki (Almanya, Avusturya, İsviçre) bazı hidroelektrik santrallerde balık dostu Oppermann ızgaraların çeşitli mühendislik uygulamaları mevcuttur. Izgara, dikey eksen etrafında uç kısmından katlanan ve bu sayede yuvarlatılmış bir hücum kenarı sağlayan hidrodinamik çubuklardan oluşur. Bu tasarım, ızgara çubuklarının pürüzsüz yüzeyi ile birleştiğinde, balıkların korunması ve yönlendirilmesi açısından çok daha yüksek verimlilikler elde edilebilmektedir. Ayrıca, balık dostu ızgaraların bar geometrisinin tasarımında, barların imalat kolaylığı da göz önünde bulundurulmalıdır. Yenilikçi bar profiline sahip bu ızgaralar, kolay büküm teknolojisi ile halihazırda kullanılan diğer fiziksel ve davranışsal bariyerlere göre avantajlı hale gelmektedir. Önerilen projenin yöntemi kapsamında, fiziksel model analizleri, sayısal model ve analitik yaklaşımın entegre bir şekilde gerçekleştirilmesiyle üç ana bloğu kapsayan kompozit bir model kullanılacaktır. Bu bağlamda projede, literatürdeki mevcut çalışmalardan farklı olarak ilk defa Oppermann ızgaraların beş farklı balık türü için ethohidrolik (balık davranışları ve hidrolik) deneyleri gerçekleştirilecektir. Literatürdeki çalışmalarda su alma yapılarında davranışsal bariyelerde canlı balık deneyleri gerçekleştirilmiş; fiziksel bariyerlerin balık yönlendirme verimliliğiyle ilgili canlı balıklarla yapılmış bir çalışma bulunmamaktadır. Ayrıca, projede su alma yapısının bypass kanalına geçiş verimliliğini arttıması için deneylerde ilk defa yönlendirme duvarı kullanılacaktır. Uygulamada çok geniş bir akım alanına sahip memba bölgesinde, yönlendirme duvarının kullanmasıyla akım çizgilerinin balıkların bypass kanalına yönlendirilmesine katkı sağlaması beklenmektedir. Ek olarak, su alma yapısı ve bypass kanalı çevresindeki balık davranışlarını incelemek için ilk defa konumsal ivmeler ve ivme alanları incelenecektir. Literatürde bundan önceki çalışmalarda su alma yapısı ve bypass kanalından geçen debi oranı üzerine odaklanılmıştır. Fiziksel bariyerlerin sebep olduğu enerji kayıpları, hidroelektrik üretiminin sürdürülebilirliği kadar ekonomik verimliliği açısından da kritik olduğundan, Oppermann ızgaraları değişken hidrolik koşullar altında yük kaybı bakımından analiz edilip, ilk defa ampirik yük kaybı tahmin formülü geliştirilecek ve literatürdeki çalışmalardan farklı olarak, ızgara yük kaybıyla bloklanma arasındaki ilişkinin analitik olarak incelenmesinde ilk defa Borda-Carnot denklemi kullanılacaktır. Projenin diğer bir özgünlüğü ise, su alma yapısı ve bypass kanalı akım ve türbülans yapısının ile yapılacak olan sayısal modellenmesinde ilk defa gözenekli ortam (porous media) ve LES (Large Eddy Simulation) yaklaşımlarının ayrı ayrı kullanılacak olmasıdır. Literatürde ilgili konuda bundan önceki sayısal modelleme çalışmalarında RANS yaklaşımı kullanılmıştır.