Su şebekelerinde izole bölgelerdeki basıncın kırılması için MİKROHES ile enerji üretimi: Konya örneği

Günümüzde enerji ihtiyacının hızlı bir şeklide artması ve sera gazı emisyonlarının yükselmesi yenilenebilir enerjiye olan ilgiyi oldukça artırmıştır. Petrol, doğalgaz gibi yenilenemeyen enerji kaynaklarının azalması da yenilenebilir enerji sistemlerine dönüşümü gerektirmektedir. Hayatımızın olmazsa olmazı temiz içme suyudur. Küresel iklim değişikliği ile yağış düzensizlikleri ve kuraklık içme suyunda temin sorunları yaşatmaktadır. Mevcut durumda yerel yönetimlerdeki su idareleri içme suyu temin ve dağıtım sistemlerinde önemli derecede elektrik enerjisine ihtiyaç duymaktadır. İçme suyu temin ve dağıtım şebekelerinde mevcut işletmede bulunan fazla basıncın düzenlenmesi, basınç kırıcı vana veya maslak yapıları ile yapılmaktadır. Şehir şebekesinde oluşturulan basınç yönetim alanları (BYA) ve bölgesel ölçüm alanları (BÖA) ile izole bölgelerdeki fazla basınç kontrol altına alınmaktadır. Bu bölgelerde kullanılan basınç kırıcı vanalar ile ciddi oranda bir kinetik enerji kaybolmaktadır. Bu tez çalışması ile Konya İli merkez içme suyu şebekesinde izole bölgelerde bulunan basıncın mikro hidroelektrik santralleri (MİKROHES) kurularak hem basınç düşürme hem de elektrik enerjisi üretme potansiyeli incelenmiştir. İnsan hayatının yaşamı için içme suyunun vazgeçilmez olması durumu göz önüne alındığında, sürekli bir akış ve enerji üretme potansiyeli olan şehir şebeke hatlarındaki kaybolan enerjinin geri kazanımı, yenilenebilir enerji sistemleri içerisinde en verimli sürdürülebilir sistemdir. Çalışma kapsamında şehir şebekesinde bulunan 61 adet izole bölgede nüfus, debi, basınç hesapları hidrolik modelleme ile yapılmış ve mevcut SCADA verileri ile karşılaştırılmıştır. Her bölge için ayrı ayrı hız, debi, basınç, basınç fazlası geri kazanılabilir enerjiler hesaplanmış ardından her bir bölgeye kurulabilecek MİKROHES türü belirlenmiştir. Debi, düşü ve enerjiye göre, Pelton ve Banki türbinleri seçilmiştir. Sonuç olarak; Konya ili şehir şebekesinde bulunan 61 adet izole bölgede yapılan çalışmaya göre kurulacak olan MİKROHES sistemleri ile 1,41 MW elektrik enerjisi üretilebileceği hesaplanmıştır. MİKROHES sistemlerinin kurulumu ile şebekedeki basınçlar yönetmelik maddelerine göre 3 bar seviyelerine düşürülmüş ve kaybolan enerji geri kazanılmıştır. Kurulan tesislerin yıllık getirisi 38,36 milyon TL ve kurulum maliyetleri 67,11 milyon TL olup geri ödeme süresi 1,75 yıl olarak hesaplanmıştır. Çıkan sonuca göre yenilenebilir enerji sistemleri arasında geri ödeme süresi en hızlı olan sistemler olarak öne çıkmıştır.

Today, the rapid increase in energy demand and the increase in greenhouse gas emissions have greatly increased the interest in renewable energy. As a result of the decrease in the sources of nonrenewable energy such as oil and natural gas, the transformation to renewable energy systems is of great importance. The fact that the energy source is not continuous in solar and wind energy systems due to their installation cannot ensure sustainability in energy production. Clean drinking water is indispensable for our lives. Global climate change, precipitation irregularities and droughts cause problems in the supply of drinking water. In the current situation, water administrations in local governments need significant electrical energy in drinking water supply and distribution systems. The regulation of excess pressure in the existing operation in drinking water supply and distribution networks is carried out with pressure breaker valves or mast structures. Excess pressure in isolated regions is brought under control with pressure management areas (BYA) and regional measurement areas (BÖA) created in the city network. A significant amount of kinetic energy is lost with the pressure breaker valves used in these regions. In this thesis study, the potential of both pressure reduction and electrical energy generation by establishing micro hydroelectric power plants (MICROHES) in isolated regions of Konya city central drinking water network was investigated. Considering the indispensability of drinking water for human life, the recovery of lost energy in city network lines with a continuous flow and energy generation potential is the most efficient sustainable system among renewable energy systems. First, population, flow rate, pressure calculations in 61 isolated regions in the city network were made with hydraulic modeling and compared with the current SCADA data. Separate speed, flow rate, pressure, pressure excess recoverable energies were calculated for each region, then the MICROHES type that could be installed in each region was determined. Pelton and Banki turbines were selected according to the flow rate, head and produced energy conditions. As a result, it was calculated that 1.41 MW electrical energy could be generated with the MICROHES systems to be installed according to the study conducted in 61 isolated regions in Konya city network. With the installation of MICROHES systems, the pressures in the network were reduced to 3 bar levels according to the regulation articles and the lost energy was recovered. The annual return of the established facilities is 38.36 million TL, and the installation costs are 67.11 million TL, and the payback period is calculated as 1.75 years. According to the results, it stands out as the system with the fastest payback period among renewable energy systems.