Hidro Elektrik Enerjisi Nedir? Nasıl Elde Edilir?

Hidro Elektrik Enerjisi Nedir? Nasıl Elde Edilir?

Değerli Haritaci.com.tr takipçileri, Bu yazımızda sizlere Hidro Elektrik Santralleri, Hidro Elektrik Enerjisi Nedir, Nasıl Üretilir gibi soruların yanıtlarına değineceğiz.

Hidro Elektrik Enerjisi Nedir?

HidroElektrik enerjisi, HES adı verilen Hidro Elektrik Santrallerden elde edilmektedirler. Doğal yollarla, akan suyun içerisine kurulan bir yapı/sistem sayesinde Hidro Elektrik enerjisinin elde edilmesi durumu oldukça tercih edilmektedir. Hidroelektrik enerjisi dünya üzerinde oldukça yaygın kullanılan enerji kaynaklarından birisidir. Dünya elektrik enerjisi üretiminde %25 den fazla paya sahip, yenilenebilir bir kaynak olan hidroelektrik enerjisi (su gücü), kurulu gücü 860 GW tır.
 

Hidro Elektrik Enerjisi Nasıl Elde Edilir?

Hidro Elektrik enerjisinin elde edilmesini olanaklı hale getiren Hidro Elektrik santralleri, akmakta olan suyun içine kurulurlar. Ve sonrasında da, suyun akarken ortaya çıkarttığı güçten faydalanırlar. Suyun akışının, ya da düşüşünün hızı, akan suda bulunan enerji miktarının tayin edilmesini sağlamaktadır. Şayet Hidro Elektrik santrali büyük bir nehir içerisine kurulmuş ise; ya da suyun, çok yüksek bir yerden düşeceği noktada kurulmuş ise, burada, gelen suyun çok hızlı şekilde santrale ulaşacağından dolayı, enerjisinin de çok yüksek olacağını belirtmemiz gerekir. Bir hidroelektrik santrali elektrik üretmek için suyun akış enerjisini kullanır. Akış halindeki suyun (nehir, çay, akarsu vb.) üzerine büyük beton bloklarla setler çekilerek birikmesi sağlanır. Belli yüksekliğe varan birikmiş su ciddi boyutlarda potansiyel enerjiye sahiptir. Bu potansiyel enerji baraj bünyesindeki çeşitli düzeneklerle enerjinin dönüşümü prensibine göre önce türbinler vasıtasıyla kinetik enerjiye (mekanik enerjiye ) daha sonra da türbin çarkına bağlı jeneratör motorun dönmesi ile elektrik enerjisine çevrilir.

 

Hidro Elektrik Enerjisinin Önemi

Her şeyin öncesinde, günümüzde her ne kadar su kaynakları tükeniyor olsa da, Hidro Elektrik santrallerinin kurulduğu bölgelerdeki suyun, sürekli olarak yenilenen bir kaynak olduğu düşünülerek, buradan elde edilecek olan enerjinin tükenmeyeceği düşünülmektedir. Hidro Elektrik enerjisinin önemini arttıran bir diğer detay ise, sera gazının, enerji üretimi sırasında ortaya çıkmamasıdır.
Hidro Elektrik santrallerinin yapımı için fazla bir gereksinim bulunmaması, enerji üretimi sonrasında yakıt tüketiminin gerçekleştirilmemesi, teknik olarak uzun ömürlü olması, kuruldukları kırsal alanlarda, hem daha sosyal bir yaşam, hem de ekonomi için katkı sağlamaları dolayısı ile, Hidro Elektrik santraller sayesinde elde edilen Hidro Elektrik enerjisinin önemi büyüktür.

Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santraller

Pompaj depolamalı hidroelektrik santralleri güç talebinin az olduğu zamanlarda suyu yüksekte bir havuzda toplamak ve bu şekilde biriktirilen sudan puant zamanlarda enerji elde etmek için projelendirilen bir HES çeşididir.

Hidroelektrik Santral Çeşitleri

HES’ler kaynağına göre rezervuarlı ve kanal tipi olarak inşa edilmektedir. Rezervuarlı santralleri oluşturan baraj yapısıdır. Baraj sayesinde kanal tipi HES’lere göre verimleri yüksektir. Kanal tipi HES’ler ise rezervuarlı HES’lere göre daha ucuza inşa edilir. Verimleri suyun debisine göre değişkenlik göstermektedir.

 

PHES

Pompaj biriktirmeli santaller de iletim hattı genellikle suyun yükseltilmesinde terfi hattı kullanılır. Enerji üretiminde ise türbine getiren basınçlı boru hattı olarak tesis edilir. Bu tip tesislerde, üretilen baz enerjisinin tamamının kullanılmadığı saatlerde, genelde bu saatler 00.00 ile 05.00 arasıdır, ihtiyaç fazlası elektrik akımı ile pompalar çalıştırılır ve akarsudan alınan su bir terfi hattı ile yukarıdaki bir havuzda toplanır ve bu havuz genelde yapaydır. Toplanan bu su ihtiyaç oluştuğu saatlerde türbinlere verilerek çok değerli pik enerjisi talebinin karşılamasında kullanılır.
Enerji Bakanlığı’nın Japonlarla geliştirdiği proje kapsamında Samsun, Kayseri, Antalya, Denizli, Osmaniye, Burdur, Isparta, Eskişehir ve Bursa dahil 10 ile Pompaj Depolamalı HES kurulması planlanmaktadır.
Avrupa ülkelerinde kullanılan uygulama Türkiye’de ilk kez denenmiş olacak. Pompaj depolamalı santraller için ortak çalışma yapılan Japonlar, projenin bir an önce başlamasını öneriyor. Gerekçeleri ise 10 PHES inşaatına şimdi başlansa bile inşaatlar ancak 2022’de tamamlanabilir olmasıdır.

Dünya genelinde 120.000 MW kurulu gücünde PHES var. ABD, Japonya, İtalya, Almanya, Fransa, gibi ülkeler PHES projelerinde ilk sıralarda yer almaktadır.

 

Bir Hidroelektrik Santralinin Temel Bileşenleri

HES BileşenleriAslında oldukça basit bir çalışma prensibi olan hidroelektrik santralleri megavatlar düzeyinde elektrik ürettiği için oldukça büyük aksamlar ve derin bir mühendislik çalışması gerektirir. Geleneksel bir hidroelektrik santralinin temel bileşenleri şunlardır:
 

  • Set – Büyük bir su rezervuarı oluşturmak amacıyla beton ve beton benzeri kompozit malzemelerden oluşan ve suyu tutmaya yarayan büyük bloklardır.
  • Cebri basınçlı borular- Baraj gölü ile türbinler, yükleme odası ile türbinler veya denge bacası ile türbinler arasındaki basınçlı borulara cebri boru denir. Akışkanın iletilmesine olanak sağlar. Akışkan(su) cebri borulardan geçerek türbin çarkının dönmesini sağlar.Hidro Elektrik Santrali
  • Salyangoz-Cebri boruların bitimine yerleştirilir. Burada su belirli bir ivme kazanarak eşit debide çarka gelir ve her noktadan sabit bir akış meydana getirerek daha verimli bir çalışma sağlar.
    Hava giriş kısmı-Setin kapağı açıldığında yerçekimi kuvvetinin etkisiyle su cebri borulardan geçerek türbine ulaşır. Bu borulardan geçen suyun basıncı ve hızı oldukça fazladır.
  • Türbin- Türbin çarkı, türbin şaftı, türbin kapağı, hız regülatör sistemi, basınçlı yağ sistemi, türbin yatağı, soğutma sistemi, kumanda panosu ve yardımcı teçhizattan oluşur. Su, türbinin geniş pervanelerine vurduğunda pervaneler dönmeye başlar. Bu türbinin mili aynı zamanda jeneratöre bağlıdır.
  • Jeneratör- Jeneratör rotoru, statoru, yatağı, ikaz(uyartım), soğutma sistemi, koruma sistemi, kumanda ve işletim sistemi, doğru akım sistemi, kesici ve ayırıcılar ile yardımcı organlardan oluşur. Türbin pervaneleri döndüğünde, türbin miline bağlı jeneratörün dev mıknatısları da dönmeye başlayacaktır. Dönen bu dev mıknatıslar bakır bobinlerde alternatif akım üretilmesine sebep olacaktır.
  • Transformatör(Dönüştürücü)- Ana gövde, soğutma sistemi, yangın sistemi, koruma sistemi bölümlerinden oluşur. Elde edilen gerilimi düşürmeyi veya yükseltmeyi sağlar. Hidroelektrik santrallerinde genelde düşük gerilimi yükseltmek amacıyla tasarlanmışlarıdır. Tek fazlı veya üç fazlı olabilirler.
  • Şalt sahası –Transformatörlerde oluşan yüksek gerilimin elektrik iletim hatlarına bağlandığı bölgedir.


Hidroelektrik Santrallerinin Avantajları ve Dezavantajları

Bir hidroelektrik santralinde tamamen su gücü kullanıldığı için fosil yakıtlara göre çevre açısından oldukça avantajlıdır. Yenilenebilir bir kaynaktır ve ekstra bakım maliyeti oldukça düşüktür fakat bu santraller kuruldukları alanda doğal yaşamı ve toprak yapısını olumsuz yönde etkilemektedir. Hidroelektrik santrallerinin başlıca avantajlarını şöyle sıralayabiliriz:

Bir baraj inşa edildikten sonra, elektrik sabit bir oranda üretilebilir.
Su savakları enerjiye ihtiyaç duyulmadığı zamanlarda kapatılabilir. Elektrik talebinin fazla olduğu bir zaman tekrar devreye girebilir.
Kurulan barajların 30 40 yıl gibi uzun süre çalışma süreleri vardır yani oldukça uzun ömürlüdür.
Baraj arkasında oluşturan göl su sporları ve eğlence / zevk faaliyetleri için kullanılabilir.
Genel olarak barajlar yardımıyla kurulduğu için ;yerleşim yerlerinin suyunu karşılar, sel ve taşkınları önler, tarım arazilerinin sulanmasını sağlar, iklimde yumuşamaya sebep olur.
Yakıtlı bir santral olmadığı için hava ve çevre kirliliğine yol açmaz.
Bu ve bunun gibi birçok avantajı vardır hidroelektrik santrallerinin. Fakat bunların yanında bazı dezavantajları vardır. Bunları ise şöyle sıralayabiliriz:

Baraj inşaatı oldukça maliyetli ve yüksek standartlıdır.

Geniş alanlı araziler olduğu için herhangi bir durumda sel vakası olma olasılığı oldukça fazladır.
Baraj çevresinde yaşayan yerleşim birimleri için herhangi bir kaza durumunda büyük tehdit oluşturabilir.
Büyük barajların yapımı bölgede büyük jeolojik değişimlere sebep olur örneğin Hoover barajı yapıldığı yerde büyük deprem riskleri yaratmıştır.
Barajlar suyun üzerine büyük setler çektiği için nehrin devam eden kısmını engelleyebilir bu da sınır komşusu olan ülkeler arasında çeşitli sorunlara yol açabilir.
Bunların yanında o bölgede yaşayan doğal habitata zarar verebilir. Su seviyesinde meydana gelen değişiklikler özellikle denizde yaşayan canlıların yaşamı için büyük bir risk unsuru olmaktadır.

Sonuç

Her ne kadar yukarda bahsettiğimiz dezavantajları da olsa hidroelektrik santralleri elektrik üretimi için vazgeçilmez bir kaynaktır. Yenilenebilir ve temiz olması ileride de elektrik üretimde payının artmasını sağlayacaktır. Dünya üzerinde ve ülkemizde de büyük nehirlerin ve akarsuların üzerine büyük barajlar ve küçük HES’ lerin kurulumu ise giderek artmaktadır.