Yıldırımdan Korunma - Rüzgar Türbinlerinin (Rüzgar Enerji Santralleri - RES) Yıldırımdan Korunması

June 1, 2017

Temiz enerji üretimi ve atmosferik kaynakların kullanımı günümüz dünyasında çok önemli bir noktaya gelmiştir. Rüzgar Enerji Santralleri (RES) en az çevre kirliliğine sebep olan ve en verimli temiz enerji kaynaklarından biridir. KiloWatt’lar seviyesinden başlayıp 1000 MW üretim seviyelerine kadar ulaşabilen RESler ülkemizde 1998 yılından itibaren kurulmaya başlanmıştır.
 

 

Yıldırım genellikle en yüksek ve sivri cisme isabet eder çünkü topraktaki yükler bu yapılar üzerinden daha hızlı yayınlanıp buluttan inen negatif yüklerle kısa cisimlerden yayınlanana göre daha hızlı buluşur. Diğer yandan, yıldırım toprağa en kısa ve iletken yoldan erişmeye çalışır. Bu sebeple rüzgar enerji santrallerindeki rüzgar türbini gibi yüksek bir cisim yıldırım için açık hedef konumundadır.

RESler genellikle birden fazla “Rüzgar Türbini” adı verilen birimlerden oluşur. Rüzgar türbinleri; “Kule (Tower)”, kule tepesinde bulunan ve motor, şaft, şanzıman, jeneratörü içinde bulunduran “Muhafaza (Nasel)” ve “Kanat (Blade)”lardan oluşur.

 

 

Rüzgar Enerji Santrallerinde Yıldırım Riski

 

Rüzgar türbinlerinin tepe noktaları 40-140 metre arasında yükseklikteki kuleler ve 20-60 metre uzunluktaki kanatlar ile toplamda 200 metrelik yüksekliğe ulaşır. Verimli çalışabilmeleri açısından çevrelerinde topografik bir yükselti bulunmaması gerekir, bu yüzden genellikle bir bölgedeki en yüksek yapılardır. Türbin kanatları fiberglas kompozit malzemeden yapılmalarına karşın içlerindeki kablolar ve elektronik cihazlar sebebiyle yıldırıma karşı çekici durumdadır. Ayrıca kanatların oturtulduğu kule de çelik malzemeden üretilmiştir. Bu sebeple bu kuleler de yıldırımı türbinlerin üzerine çekebilecek durumdadır.

 

Rüzgar türbinlerine yıldırım isabet etmesi durumunda genellikle ilk darbe kanatların uç kısımlarından olmaktadır. Kanatlar içinde yıldırımdan korunma amaçlı bakır iletken sistemi ya da belirli aralıklarla konumlandırılmış dairesel metal reseptörler bulunur. Burada amaç yıldırımı bu reseptörler üzerine çekerek bunlara bağlı iletken aracılığıyla akımı toprağa güvenle iletmektir.

 

Öte yandan; yıldırım genellikle yağışlı hava koşullarında görülmektedir. Bu koşullarda tüm türbin ve kanatları ıslak olmakta, dolayısıyla yüzey iletkenliği artmaktadır. Yıldırım; diğer yüksek gerilim kaynakları gibi ilerlemek için geniş yüzeyleri tercih etmektedir. Bu durumda yıldırım bir rüzgar türbini kanadına isabet ettiğinde bu kanatlarda bir metalik yıldırımdan korunma sistemi ve bir iletken sistemi varsa bile yıldırım akımı türbine zarar verecektir.

Kanat ucuna isabet eden yıldırım darbe etkisiyle bu noktaya zarar verir. Yıldırım akımı en kısa ve en iletken yoldan toprağa ulaşmaya çalışır. Kanatların orta noktasındaki “Muhafaza” ya doğru ilerleyen akım burada bulunan motor, jeneratör ve şanzıman gibi parçalara da zarar verebilir. Toprağa doğru ilerleyişini sürdüren yıldırım akımı son olarak kule dibindeki trafolara da zarar verebilir.
 
Yıldırımı Üzerine Çeken Sistem ile "Korunma"

 

Rüzgar türbini kanatlarının her iki yüzeyinde yıldırımı kendi üzerine çekmesi amacıyla yerleştirilmiş dairesel metal reseptörler bulunur. Bu metalik parçalar birbirlerine kanat içinde bulunan bir iletken sistemle bağlıdır ve bu iletkenler birleşerek kule dibinden toprağa kadar iner.

 

Burada amaç yıldırımı bu reseptörler üzerine çekerek Faraday Sistemi prensibiyle akımı toprağa iletmektir, ancak yıldırım gibi bir yüksek gerilim kaynağı kanatlardaki reseptörleri hedef olarak alırken darbeyi kanadın ucuna vurmakta ve kanada bu sebeple zarar vermektedir.

Yıldırım kanat uçlarına zarar verdikten sonra akım toprağa ilerlerken iletken sistemi ya da kule gövdesini izleyebilir. Her iki durumda da kanat göbeğindeki “Muhafaza” bölümündeki motor ve jeneratöre ve daha sonra kule tabanında bulunan trafolara zarar verme riski bulunmaktadır.

 

İyi bir topraklama sistemi ile kanat göbeği ve kule üzerindeki yıldırım zararları indirgenebilir ancak kanatlara yıldırım isabet etmesini engellemek için yıldırımı kendi üzerine çeken bir yıldırımdan korunma sistemi kullanılması gereksiz yere risk almaktır.

 

Rüzgar Enerji Santralleri ve Rüzgar Türbinleri için güvenilir bir yıldırımdan korunma sistemi mutlaka kullanılmalıdır, ancak yakalama çubuğu, paratoner ve benzeri yıldırımı üzerine çeken sistemler doğru çözümler değildir. Çünkü, yıldırımı rüzgar türbini üzerine çekerler.
 
Yıldırımın kuleden uzakta tutulması gerekir.
 

EvoDis® Yıldırım Engelleme Sistemi

 

Yıldırımın hem darbe etkisinden, hem de akımının oluşturduğu elektromanyetik etkiden korunmanın en iyi yolu yıldırımı türbinden uzak tutmaktır.

 

Kanat gövdesi üzerine ve “Muhafaza” bölümüne yapılacak bir EvoDis® Yıldırım Engelleme Sistemi uygulaması ile türbin gövdesine, kuleye ve kanatlara yıldırım isabet etme riski minimize edilebilir.

 

Kanat üzerinde mevcut yıldırımdan korunma sistemi iletkenlerini topraktan gelen yükleri çekmek için kullanan EvoDis® Sistemi, bu yükleri Muhafaza üzerindeki EvoDis®-65 ve kanatlar üzerindeki EvoDis®-5 modelleriyle dağıtmaktadır. Türbin üzerinde bir yük yoğunluğu oluşumu engellenerek tüm rüzgar türbini yıldırıma hedef olmaktan çıkmakta, diğer bir deyişle yıldırıma karşı “görünmez” hale gelmektedir.

EvoDis® Yıldırım Engelleme Sistemi hem İTÜ yüksek gerilim laboratuvarı testlerinden, hem de saha testlerinden %100 başarı sağlamış bir yıldırımdan korunma çözümüdür. Türkiye'de ve dünyada yüzlerce yıldırım çeken kulede kullanılan EvoDis® Sistemi 10 yıldır %100 başarıyla çalışmaktadır ve bu kulelerin hiçbirine montaj tarihinden itibaren yıldırım isabet etmemiştir.

 

Yıldırımdan korunmanın en iyi yolu uzakta kalmaktır.
 
EvoDis® Yıldırım Engelleme Sistemi sizi yıldırımdan uzak tutar.
 

 

 

 

 

Share on Facebook
Share on Twitter
Please reload