Deprem gerçeği ve rüzgar türbinleri

Senso Mühendislik Kurucu Ortağı ve Danışmanı Prof. Dr. İhsan Engin Bal, rüzgâr türbinlerinin deprem anlarındaki davranışları ve bu konuda yaptıkları ölçümler ışığında değerlendirmelerde bulundu.

30 Ekim günü gerçekleşen İzmir depremiyle birlikte bir kez daha acı bir şekilde hatırlanan deprem gerçeği, birer yapı hüviyeti de taşıyan rüzgar türbinleri üzerinde de etkilere sahip. Hanze Uygulamalı Bilimler Üniversitesi’nde görev yapan ve Senso Mühendislik’in Kurucu Ortağı ve Danışmanı olan Prof. Dr. İhsan Engin Bal, “Türkiye’de deprem konusu inşaat mühendisleri açısından teknik detayları bilinen bir konudur. Rüzgar türbinleri ise, mühendislik anlamında temel olarak rüzgar yüklerine göre tasarlanmış yapılar olup, bunların deprem davranışı mühendislik camiasında çok da bilinen bir konu değildir” değerlendirmesini yaptı.

Rüzgar türbinlerinin maruz kaldığı en önemli yükün rüzgar yükü olduğunu ifade eden ve üzerinde en çok çalışılan konunun da rüzgar yükü olduğunu belirten İhsan Engin Bal, çoğu deprem bölgesi olmayan Batı ve Kuzey Avrupa ülkelerinde geliştirilen rüzgar türbin sistemlerinde deprem yüklerinin, rüzgar ile
karşılaştırıldığında, oldukça basit bir şekilde ele alındığını ve hesaba katıldığını belirtti.

“Çoğu yüksek yerlerde yani nispeten iyi zeminlerde kurulu, önemli bir kısmı zaten deprem bölgesinde bile bulunmayan dünyadaki karasal rüzgar türbini stoku, şimdiye kadar rapor edilen önemli bir depreme maruz kalmamıştır” diyen Bal, bu sebeple konu hakkında yapılmış bilimsel yayın sayısının bir elin parmaklarını geçmeyeceğini ifade etti.

Deniz tabanında olduğu için tamamen suya doygun, çoğu zaman kohezyonsuz (taneleri birbirine yapışmayan, örneğin kum gibi) zeminlere kurulan denizüstü ya da offshore rüzgar türbinleri içinse deprem davranışı ile ilgili daha fazla yayın bulmak mümkündür diyen Prof. Bal, denizüstü türbinlerin, deprem sırasında dayanımını kaybedecek veya sıvılaşacak zeminlerde bulunmaları halinde, ciddi deprem hasarlarına maruz kalmaları olasıdır değerlendirmesini yaptı.

Türkiye’den bazı ölçüm örnekleri

Rüzgar türbinlerinde yer alan titreşim sensörlerinin, genellikle deprem etkisini doğru bir şekilde tespit edemeyecek yapıda olduğunu ifade eden İhsan Engin Bal, şunları ifade etti: “Bu sensörlerin pozisyonu, tipleri, ölçüm frekans aralıkları ve veri kayıt aralıkları, deprem mühendisliği anlamında gerekli verileri temin etmez. Dolayısıyla bir deprem sonrası türbin üzerindeki sensörlerden bazı veriler okunabilir ancak bunlar deprem mühendisliği açısından anlamlı veriler değildir. Depremin türbin üzerindeki etkilerini doğru okuyabilmek için, bu amaçla tasarlanmış ilave bir sensörün deprem sırasında kayıtta olması gerekir.

Senso Mühendislik tarafından Türkiye’de şimdiye kadar yapılmış yapısal izlemelerde, depremlerin rüzgar türbinleri için yatay ivme anlamında çok büyük bir problem teşkil etmediğinin doğrulandığını ifade eden Prof. Dr. Bal, bununla birlikte dinamik bir konu olan bu problemin başka yönlerinin de olduğunun altını çizdi. İhsan Engin Bal, “yüksek mod titreşim”e maruz kalan türbinlerde, yapı gereği titreşim sönümünün de az olmasından dolayı, etkinin birkaç on saniye daha devam edebileceği de göz önünde bulundurulduğunda, depreme olan toplam tepkisinin ve örneğin kule-temel birleşimini tasarımda beklenenden daha fazla etki ortaya çıkabileceğini belirtti. İhsan Engin Bal, ayrıca bu titreşimlere hassas olan yarı-serbest yapısal olmayan elemanlar, ikincil aksamlar ve cıvatalar gibi farklı yapı bileşenlerinin de mevcut olduğunu vurguladı.

Depremlerden sonra izlenmesi gereken saha inceleme adımları

Büyük depremlerin türbin yapıları üzerindeki etkileri açısından elimizde çok fazla örnek olmadığını belirten Prof. Dr. İhsan Engin Bal, depremlerden sonra türbinlerde saha ekipleri tarafından sistematik bir inceleme ve gözlem yapılmasında ve şu adımların takip edilmesinde fayda olduğunu belirtti:

• Temel yaka betonunda, kule ile betonun birleştiği noktalarda hem kule içi hem de kule dışında beton ezilme çatlakları, beton yüzeyde kabarma gibi işaretlerin kontrolü yapılmalıdır.
• Kule asansörü başta olmak üzere, sarkan, asılı bulunan bileşenlerin kontrolü gerçekleştirilmelidir.
• Depremin merkezinin RES’e yakın (30 km ve daha az) ve depremin büyüklüğünün de fazla (6 veya üstü) olması durumunda ayrıca temel bağlantı cıvatalarında tork kontrolü yapılmalıdır.

Bu hasarlar depremden değil ancak günlük işletme sırasında, depremlerden beklenenden çok daha fazla titreşime devamlı olarak maruz kalmalarından. Sürekli tekrar eden ve yapının ömrü boyunca sayısı milyonları geçen bu dönme hareketleri temeldeki bir zayıflığı zaman içerisinde büyütür. Bu yüzden de, örneğin kule temel birleşimleri, özellikle uzun süredir kullanımda olan türbinlerde zaten en çok yapısal problemin yaşandığı noktalardır. Temel tasarımındaki hatalardan, inşaat süreçlerindeki problemli üretimlerden, yorulma ve yaşlanmadan veya meteorolojik bir olaydan dolayı türbin taşıyıcı sistemi zarar görebilir. Temel veya temel kule birleşimindeki çatlaklar, zayıflamalar, yer değiştirmeler ile bozulan yapı bütünlüğü santral güvenliği ve finansal kayıplar bakımından ciddi riskler oluşturur. Depremler olmasa bile rüzgar türbinlerinde kule-temel birleşimleri düzenli gözlenmeli, ince dahi olsa çatlaklar ve hasar durumlarında daha detaylı inceleme ve gerekirse sensörlerle yapısal izleme yapılmalıdır.