Nehir tipi hidroelektrik santrallerin tasarımında yeni bir yaklaşım

Dünyanın en gelişmiş ülkelerine bakıldığında, bu ülkelerin aynı zamanda enerji tüketimi bakımından da dünyada başı çektiği görülmektedir. Yani kişi başına düşen tüketilen enerji miktarı günümüzde küresel düzlemde bir gelişmişlik göstergesi olarak karşımıza çıkmaktadır. Sadece sanayi ve üretimin ana girdisi olması değil; aynı zamanda ulaştırma ve ticaretin de ana girdisi olması hasebiyle enerji, gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin öncelikli sorunlarından ve öncelikli mücadele alanlarındandır. Dolayısıyla modern dünyada enerji, hem özel sektörün varlığını sürdürebilmesi ve gelişebilmesinin hem de devletlerin uluslararası arenada güçlü bir biçimde var olabilmesinin temel dayanağıdır. Enerji hatları konusunda ülkelerin kurduğu dostluklar ve yaptıkları anlaşmalar bir yana; var olan enerji kaynaklarının da en verimli şekilde kullanılmaya çalışıldığı gözlenmektedir. Ülkemiz, hidroelektrik potansiyelinin henüz yarısını devreye sokabilmiştir. Bu nedenle enerji noktasındaki gelişme planlarında hidroelektrik her daim ilk sıralarda bulunmaktadır. Tez çalışması boyunca dünyada ve Türkiye'de enerjinin durumu analiz edilmeye çalışılmış, artan nüfus ve sanayi üretimi nedeniyle hem dünyada hem ülkemizde tüketilen kişi başı enerji miktarları; tüketilen enerjinin kaynaklara göre oransal dağılımı ve gelecek projeksiyonları üzerinde durulmuştur. Dünyanın ve Türkiye'nin toplam ve ekonomik olarak üretilebilir hidroelektrik potansiyelleri incelenmiş ve bu potansiyellerin ne kadarının hayata geçirilebildiği ile yakın dönemde ne kadarının değerlendirilebileceği konularına dikkat çekilmiştir. Ülkemiz akarsuların debi değerlerinin uzun dönemli ölçümü konusunda maalesef gelişmiş ülkelere nazaran çok gerilerde kalmıştır. Lakin en azından son dönemde bu hususta artan hassasiyet ve ekonomik olarak üretilebilir hidroelektrik kaynağımızın değerlendirilmesi noktasında ortaya konan seferberlik; elimizde bulunan mevcut ölçümler yardımıyla kaynaklarımızın geliştirilmesini elzem kılıyor. Bu maksatla tez çalışması boyunca, elde edilen debi süreklilik eğrilerinin hidroelektrik santral tasarımına yardımcı olabileceği farklı bir metot üzerinde durulmuştur. Tez çalışmasında, Çoruh Havzası üzerinde 36 yıllık günlük ölçümlerine ulaşılabilmiş 5 farklı akım gözlem istasyonu (AGİ) belirlenmiştir. Her bir istasyon için ölçümleri bilinen yılların debi süreklilik eğrileri elde edilmiştir. Debi süreklilik eğrileri bir hidrolojik yıla ait aşılma yüzdelerini verdiğinden; ölçümleri bilinen yılların bütün olarak değerlendirilebilmesi için Ortalama Senelik Debi Süreklilik Eğrileri her bir istasyon yani her bir alt havza için elde edilmiştir. Eğri grafiklerinin dikey eksenleri, tüm senelerin ortalama debi değerleri ile bölünmek sureti ile boyutsuzlaştırılmış ve logaritmik hale dönüştürülmüştür ki bu sayede büyük ve küçük değerler bir arada daha açık ve net gösterilmiştir. Logaritmik gösterim nedeniyle daha da yataylaşan eğrilerin, yatay eksende %20 ile %95'lik aşılma yüzdeleri arasında kalan kısımlarının eğimleri (α) bulunmuştur. Ardından kapasite faktörü (CF) modellemesi maksadı ile ortalama yıllık debi süreklilik eğrisi üzerindeki debi değerlerinden, yatay eksende 50-230 güne tekabül eden debi değerleri, 10 gün aralıklarla Tasarım Debileri (Qd) olarak tayin edilmiştir. Kapasite Faktörü, belirli bir zaman aralığında üretilen enerjinin, sistemin tam kapasite çalıştığı kabul edildiğinde üretebileceği enerjiye bölümüdür. Daha sonra, her bir alt havza yani her bir akım gözlem istasyonunda; her bir tasarım debisi değeri için kapasite faktör değerleri bulunmuştur. Nihayetinde 50-230 gün aralığındaki 19 farklı tasarım debileri için eğriler çizilmiştir. Bu eğrileri belirten grafiklerin yatay eksenleri her alt havza için bulduğumuz eğimler ile; dikey ekseni ise tasarım debileri vasıtası ile bulunan kapasite faktör değerleri ile ifade edilmiş olup CF-α grafiği elde edilmiştir. Fakat bu 19 eğrinin eğilim çizgileri çizildiği zaman, bu eğilim çizgilerinin eğrileri yeterince iyi temsil edemediği görülmüştür. Bu nedenle hesaplara dahil olan AGİ sayısı artırılmıştır. Aylık ölçümlerine ulaşılan 4 farklı AGİ'nin akım kayıtları çalışmaya eklenmiş ve yukarıda izah edilen hesap adımları bu havzalar için de gerçekleştirilmiştir. Son aşamada ise CF-α grafiği, 9 AGİ birlikte değerlendirilerek elde edilmiştir. Her grafiğin eğilim çizgisi bulunmuş ve formülü belirtilmiştir. Dolayısı ile havza için ileride bulunabilecek daha farklı her hangi bir debi süreklilik eğrisinin; seçilen bir tasarım debisinde, kapasite faktörünün hangi aralıklarda değişebileceğini gösteren bir metod Çoruh Havzası'na uygulanmış, sonuçlar ise grafik ve tablolar halinde sunulmuştur.