Rüzgar Türbinleri’nde Yıldırım Algılama Sistemleri

Çevreci özelliği ve verimliliğiyle öne çıkan rüzgar enerjisinin kullanımı ülkemizde ve dünyada her geçen gün artmaktadır. Rüzgar enerji santralleri, kurulum yerleri ve özellikleri bakımından yıldırımın zararlı etkilerine maruz kalabilmektedir. Bu yazımızda, Siemens rüzgar türbinlerinde, yıldırım algılama sistemlerini inceleyeceğiz...

A- A+

25.08.2015 tarihli yazı 20937 kez okunmuştur.

Dünya’da her gün 8,000,000 defa şimşek/yıldırım hadisesi meydana gelmektedir. Küresel ısınmanın da katkısıyla 1 derecelik Dünya ısısının artışıyla beraber bu sayının %12 oranında artacağı öngörülmektedir. Sadece Kuzey Amerika için yapılan tahminlerde 2100 yılında senede 1,400,000,000 şimşek/yıldırım aktivitesinin olacağı hesaplanmıştır.

Çevreci kimliğiyle beraber "Rüzgar Enerjisi"nin her geçen yıl daha da ön plana çıkmasıyla artık ülkemizde de rüzgar türbinlerinin sayısı hızla artmaktadır. Rüzgarın doğası gereğince hızlanmanın yüksek olduğu uygun tepe/dağ yükseltilerine türbinlerin inşa edilmesi bir zorunluluktur. Türbin teknolojilerinin de bir yandan hızla gelişmesi neticesinde göreceli olarak yüksek rüzgar hızlarından hasat yapılması amacıyla daha uzun kule yükseklikleri ve daha uzun kanatları sektör üreticileri tarafından üretilmeye ve enerji üreticisi firmalar tarafından talep edilmeye başlanmıştır. Durum böyle olunca zaten yüksek olan noktalar minimumda 150 metre daha yükselmeye başlamış ve insan yapısı bu devasa makineler yıldırım etkilerine daha da fazla maruz kalır hale gelmiştir.

Rüzgar santralleri çalışmaya başladıktan sonra çeşitli etkiler ve özellikle de düşen yıldırımlar sebebiyle zarar görmeleri neticesinde oluşan enerji üretiminde durmalar büyük ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Bundan dolayı "Siemens Rüzgar Türbinleri"nin tüm bileşenleri IEC 61400/24 (Rüzgar türbin ve jeneratör sistemleri – Bölüm 24: Yıldırıma karşı korunma) ve IEC 62305 (Yıldırıma karşı korunma) standartlarına uygun olarak dizayn edilmiştir. Ayrıca tüm topraklama sistemi de yine bu standartlara uygun bir şekilde yıldırımdan korunma sistemleriyle entegre edilmiştir. Ancak tüm bunlarla beraber Siemens, bir de opsiyonel olarak sunduğu Yıldırım Algılama Sistemi’yle müşterilerine bir anlamda arttırılmış/pekiştirilmiş bir güvenlik sistemi sağlamayı amaçlamıştır. Sistem, türbin üzerinde herhangi bir noktaya düşen yıldırımı tespit etmeye yaramaktadır. Yüksek yıldırım düşme olasılığına sahip ve de müdahalesi zor olan noktalarda bulunan türbinler için önerilen sistem, müdahale ekiplerine ve dolayısıyla firmalara önleyici bakım anlamında büyük kolaylıklar sağlamaktadır.

Siemens’e özgü WPS SCADA sistemiyle entegre çalışan Yıldırım Algılama Sistemi, yıldırım türbin üzerinde herhangi bir noktaya düştüğü anda bir alarm sinyali üreterek bakım ve müdahale ekibinin ilgili türbin üzerinde bir muayene gerekirse proaktif bir bakım yapmalarını sağlamakta, ilgili türbine servis programında öncelik öncelik verebilmelerine yardımcı olmakta ve istastiksel olarak olayların kaydını tutmaktadır.

500 -200.000 A arasındaki yıldırımın oluşturduğu manyetik alan rüzgar türbinin çeşitli noktalarına yerleştirilen özel antenler vasıtası ile algılanmakta. Algılanan bu manyetik alan da sistemin bir bileşini olan kontrol kutusunda optik sinyale çevrilip fiber optik kablo vasıtası ile merkezi WPS SCADA sistemine aktarılmaktadır. Herhangi bir şekilde ağ bağlantısı kesilse dahi sistem düşen yıldırım aktivitelerini kendi üzerinde tutmakta, bağlantı tekrar sağlandığında üzerindeki verileri yine SCADA sistemine manuel olarak ilgili operatör bir kabul komutu gönderene ve bu olayı silene kadar göndermektedir. Yıldırım algılama sisteminin tetikleme seviyeleri antenler üzerinden de ayrıca ayarlanabilmektedir.

Kendisine ulaşan sinyal vasıtası ile tetiklenen SCADA sistemi, türbini hemen durdurmakta ve müdahale/bakım ekibine ayrı bir mesaj göndererek ekibin ivedi olarak ilgili türbin noktasına yönlendirip türbin üzerine herhangi bir hasar olup olmadığının ilk kontrolünün yerinde yapılabilmesini sağlamaktadır. Algılama sistemlerinin olmadığı santrallerdeki oluşan hasarlar ancak periyodik bakımlar esnasında tespit edilebilirken Siemens Yıldırım Algılama Sistemi’ne sahip türbinlerdeki olası hasarlar bu şekilde hemen tespit edilip, zaman kaybedilmeden gerekli aksiyonlar alınabilmektedir ki sistemin en büyük getirisi de işte bu özelliğidir.

Etimolojik olarak "yıldırım" kelimesi:

1000 senesinin öncesinde rastlanan Uygurca metinlerde, “parıltı” anlamına gelen “yaltrık/yaltrak” kelimesinin yıldırım kelimesinin kökü olduğu düşünülmektedir. 1400’lü yıllara gelindiğinde Dede Korkut Kitabı’nda yıldırım kelimesinin aynı manası ve şekliyle kullanıldığını görmekteyiz. 1680 yılında ünlü dilbilimci Meninski tarafından Osmanlıca için yazılmış Thesaurus adlı sözlüğünde ise yıldırım kelimesi şu örnek cümle içinde kullanılmıştır: “Ağ yıldırım oluban şakıyayım” – “Ak yıldırım olup çakayım”.

Mehmet Göksel GÜNGÖR