Yüzer GES Demirleme&Bağlama Sistemi

Yüzer güneş enerjisi, 2020 yılının sonunda toplamda 2.1 GW’lık kurulumla beraber son yıllardaki popülerliği artan bir sektör haline geldi. PV panelleri su üzerinde desteklemeye yönelik birçok yenilikçi sistem gördük. Bu yazı, yüzer güneş enerjisi sistemlerinin görünmeyen tarafı olan , su altında yer alan demirleme ve bağlama (Anchoring & Mooring) sistemleri üzerine yazılmıştır.

Yüzer güneş enerjisi sistemi adaları çevresel yüklerden etkilenirler. Bu çevresel yükler; rüzgar, dalga ve akıntı yükleridir. Demirleme ve bağlama sistemlerinin görevleri, adaların bu yükler altında sürüklenmesini veya yönünü değiştirmesini engellemektir.

Yüzer GES'te yüzen bir yapının bağlanması binlerce yıldır üzerinde çalışılan ve hakkında birçok mühendislik çalışması yapılmış bir sorundur. Yüzer güneş enerjisi endüstrisi, denizcilik endüstrisi için hali hazırda var olan zincirleme ve bağlama standartlarını kendisine uyarlayıp bu kuralların içerisinde kalmaktadır.

Yüzer GES çoğunlukla karada yer alan su bölgelerine kurulur. (Örn: Barajlar) İç su kütlelerinde yüzen bir yapıyı etkileyen çevresel yükler, açık denizdeki sistemlere kıyasla önemli ölçüde daha düşüktür. Bununla birlikte kendi içerisinde de zorluklar barındırmaktadır:

• Yüzer GES’lerde, açık deniz sistemlerine kıyasla bağlama hatlarının uzunlukları çok küçüktür. Bu kısa hatlar daha gergin bir yapıya sahip olurlar. Bu durum çok daha yüksek gerilimlerle mücadele etmek demektir ve su altındaki tonozlarda yükselmelere sebep verebilir.

• Kıyıya yakınlık, sınırlı tepki süresi ve sahaya özel diğer sebeplerden dolayı sistemin hatalı çalışması veya istenilen şekilde çalışmaması olasılığı yüksektir.

• Rüzgarın kesme etkileri ve sığ su blokaj etkilerinden kaynaklı çevresel kuvvetlerin hesaplanmasında belirsizlikler vardır.

• Bağlama hatlarındaki gerçek gerilmelerin bilinmesinde belirsizlik vardır.

ancak iç uygulamaların ana özelliklerini hesaba katacak şekilde değiştirilmesi gerekir. Bu nedenle, kıyıdaki demirleme ve yüzer yapıların tasarımına ilişkin standartlar ve yönergeler, yüzer güneş uygulamaları için çok yararlı olduğunu kanıtlamıştır.

Yüzer GES için sağlam bir bağlama sistemi tasarımı altı adıma bölünmüştür:

1- Çalışma Koşullarının Belirlenmesi

Yüzer GES genellikle 25 yıl dayanım gösterecek şekilde tasarlanır. Bağlama sistemi de pasif, insansız ve kalıcı bir 25 yıllık dayanım gösteren bir sistem olmalıdır. Pasif bağlama sistemiyle ifade edilmeye çalışılan durum, bağlama halatlarının gerginliğinin/uzunluğunun ayarlanamadığı bir sistemi ifade eder.

2- Tasarım Kriterlerinin Seçilmesi

Yüzer GES için tasarım kriterleri belirlenmelidir. Başka bir deyişle, tasarım yapılırken dikkate alınan kod ve standart belirlenmelidir.

Genellikle, tüm tasarım ve uygulama önerilerini kapsayacak şekilde birden fazla koddan yararlanmak gerekir. Bununla birlikte, tutarlı girdi verileri, analiz yöntemleri ve güvenlik faktörleri kullanılmalıdır; genel olarak bu, bunların tek bir kaynaktan birlikte alınması gerektiği anlamına gelir. Farklı kaynaklardan en az riske giren seçeneklerin birleştirilmesi kabul edilemez.

3- Bölge Bilgilerinin Toplanması

Yüzer Güneş Enerji Sistemlerinde, eksiksiz bir bağlama sistemi yapmak için sistemin kurulacağı bölgeyle ilgili toplanması gereken bilgiler:

• Lokasyon

• Batimetrik rapor (rezervuar yatağının şekli)

• Su seviyesinin değişim profili

• Geoteknik rapor (rezervuarın su yatağı tipi ve özellikleri)

• Topoğrafya haritası (çevresel rüzgar kuvvetini etkileyeceği için)

• Yüzeydeki ve su altındaki var olan tesislerin ve yapıların detayları

4- Tasarım Çevresel Koşullarının Oluşturulması

Yüzer GES kurulumuna bağlı çevresel koşullar şunları içermelidir:

• Maksimum ve etkin dalga yüksekliği (en büyük dalga yüksekliğine sahip dalgaların sayısı belirlenir, bu dalga sayısının 3’te 1’i ortalama değer hesabına katılarak ortalama maks. dalga yüksekliği hesaplanır, Ör: 12 adet büyük dalgadan 12/3=4 adedi seçilir ve değerlerinin ortalaması alınır.)

• Son 100 yıldaki maksimum rüzgar hızı ve rüzgar hamlesi (gust) bilgileri

• Akıntı

• Minimum sıcaklık değerleri

5- Yüzer Sistem Özelliklerinin Belirlenmesi

Yüzer yapının özellikleri bu bölümde belirlenir ve şunları içerir:

• Draft (yüzer cismin su altında kalan yüksekliği)

• Rüzgar yükü katsayıları (yüzer cismin geometrisi ve panellerin montaj açıları kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi yapılarak hesaplanır)

• Akıntı yükü katsayıları

• Dalga ve dalga frekansı tepki özellikleri (dalga yükünü hesaplamak için)

• Yüzer yapı üzerindeki bağlama noktalarının mukavemeti ve eğimi

6- Bağlama Sisteminin Tasarlanması

Farklı bağlama sistemi bileşenleri, önceki adımlara göre tasarlanır ve belirlenir. Bu bileşenler şunları içerir:

• Çapalar ve Tonozlar: Sayısı, tipi, ağırlıkları ve konumları seçilir. Ölü ağırlık (ağırlık odaklı) tonozlar vardır. Vidalı ve darbeli çapalar gibi çeşitli mekanik bağlantı ilkeleri ile çalışan çapa tipleri vardır.

• Demirleme Halatları: Her bir halatın uzunluğu, tipi, çapı, kopma yükü ve ön gerilimi belirlenir. Statik ve elastik olmak üzere iki tip bağlama halatı vardır. Statik bağlama halatları; polyester halatlar, çelik halatlar ve metal zincirlerden veya bunların kombinasyonundan oluşurlar. Elastik bağlama hatları ise doğal veya sentetik kauçuk ve polyester halatlar veya çelik halatlara dayalı elastik bağlama birimlerinden yapılır. Elastik ve statik bağlama halatları arasındaki farklar ilerleyen makalelerde detaylıca anlatılacaktır.

• Bağlantı Ekipmanları: Bu bölüm, bağlama halatlarının tonozlara veya çapalara, bağlama halatlarının kendi içerisinde birbirlerine ve bağlanma halatlarının yüzer cisim üzerindeki bağlantı noktasına bağlamak için gereken ekipmanları içerir. Bütün bu ekipmanlar 25 yıllık kullanım ömrü boyunca korozyona dayanacak ve maksimum yüklere dayanacak şekilde seçilmelidir.

Bu yazı, yüzer güneş enerjisi sistemlerinin bağlama ve sabitleme sistemleri hakkındaki ilk bölümünü tamamlıyor. Yukarıdaki adımların her birini ilerleyen makalelerde değerlendirip detaylarını inceleyeceğiz.

HydroSolar, yüzer güneş enerjisi sistemleri alanında ve demirleme sistemleri çözümleri sağlamak konusunda uzmanlaşmıştır. Daha fazla bilgi için lütfen info@tyt.com.tr adresinden bizlerle iletişime geçin.

Bu makale GL’in GUIDELINES FOR MOORINGS 0032/ND belgesindeki bilgileri ve metni kullanır.

---