GELENEKSEL VE YENİLEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Suyun gücünden yararlanarak enerji üretimi, bilinen en eski teknolojilerden birisidir. Akan suyun gücünü elektriğe dönüştüren santraller “Hidroelektrik Santraller (HES)” olarak bilinirler. Günümüzde ise hidroenerji yaklaşık olarak dünyanın elektrik ihtiyacının %16’sını karşılayan en büyük yenilenebilir enerji kaynağıdır. Doğru cevap A’dır.

Hidroelektrik santrallerinin avantajları şu şekildedir:
• Hidroelektrik santraller kaynak olarak yenilenebilir olan suyu kullanırlar.
• Herhangi bir yakıtın yanması söz konusu olmadığından, sera gazı emisyonu yaratmazlar.
• Ülkelerin sahip olduğu kaynaklarla kurulabilirler. Bu nedenle enerjide dışa bağımlılığı azaltır.
• Teknik ömürleri uzundur.
• Çevreye zararlı atık üretmezler.
• Elektriği sabit bir oranda üretebilirler.
• Enerjiye ihtiyaç olmadığında su kaynaklarını kapatabilir. Elektrik ihtiyacına göre tekrar devreye sokulabilir.
• Fazla enerji ihtiyacı olan zamanlarda hızla devreye girerek enerji üretilebilir.
Doğru cevap B’dir.

Hidroelektrik santrallerinin dezavantajları şu şekildedir:
• Yatırım maliyeti yüksek ve toplam inşaat süresi uzundur.
• Kuraklık durumunda, su kaynağının azalması elektrik üretimini azaltabilir
• Tarıma elverişli araziler baraj gölü altında kalabilir.
• Barajlarda taşkın olması durumunda çevresinde sel oluşumu söz konusudur.
• Suyun doğal akışının değiştirilmesi sucul canlıların yok olmasına neden olabilir.
Doğru cevap D’dir.

Savaklar, baraj gölünde suyun belli bir seviyeden fazla yükselmesini önlemek amacıyla kullanılır. Savaklar baraj gölünde kullanıldıkları yere göre dolu ve dip savak olmak üzere sınıflandırılır. Dolu savak, baraj rezervuarında toplanan su hacminin depolama kapasitesini aşması durumunda, fazla suların baraja zarar vermeden aşağıya aktarılmasını sağlayan yapıdır. Dip savak ise gerektiğinde baraj gölünü tamamen boşaltmak, dolu savak debisini azaltmak için kullanılan yapıdır. Doğru cevap B’dir.

Depolamalı tipik bir hidroelektrik santrali baraj gövdesi ve gölü, su alma, dolu ve dip savaklar, su yolları, su iletim yapıları, denge bacası, türbin ve jeneratör, santral çıkış suyu kanalı ve alt tesislerinden oluşmaktadır. Santral, içinde türbin, jeneratör ve yardımcıları ile kontrol-kumanda gibi elektrik ve diğer yardımcı donanımların bulunduğu özel bir binadır. Doğru cevap C’dir.

Reaksiyon türbinleri basıncın ve hareketli suyun etkisiyle kombine olarak elde edilen güçle çalışırlar. Yani suyun hem kinetik hem de potansiyel enerjisinden yararlanırlar. Türbin çarkına girişteki basınç çıkıştaki basınçtan çok daha büyüktür. Bu nedenle suyun kapalı kanallar içinden akması gerekir. Reaksiyon türbinleri aynı düşü ve debi değerinde aksiyon türbinlerinden daha hızlı döner. Francis, Uskur ya da Kaplan türbinleri reaksiyon türbinlerine örneklerdir. Doğru cevap C’dir.

Hidroelektrik santraller düşülerine, kurulu güçlerine, baraj gövdesi tipine, depolama yapılarına göre sınıflandırılabilirler. Tribün tipi bunlardan biri değildir. Doğru cevap C’dir.

Depolamasız (Nehir tipi) HES’ler su akışını doğrudan kullanan ve çok küçük bir su havuzuna (regülatör) sahip olan veya olmayan daha çok orta ve küçük ölçekli santrallerdir. Depolamalı sistemde ise suyun önü bir baraj sistemi ile kapatılır. Yağışlı mevsimde su barajda depolanır ve böylece yağışsız veya kurak mevsimlerde de gerekli potansiyel enerjiyi sağlamak için kullanılabilir. Diğer taraftan da barajlar yapı malzemelerine göre dolgu barajlar ve beton barajlar olarak iki gruba ayrılır. Dolgu barajlar toprak veya kayanın belli oranlarda karıştırılması ile set oluşturulur. Beton barajlar ise ağırlık, payandalı ağırlık ve kemer barajları olarak sınıflandırılabilir. Ağırlık barajları suyun kaldırma ve döndürme kuvvetine kar ı kendi ağırlıkları ile duran barajlardır. Üçgen yapıdadır ve eksenleri suya doğru kavislidir. Ağırlık barajının inşaası için temelin sağlam kaya olması gerekir. Payandalı ağırlık barajları alttan su basıncını azaltmak için geliştirilmişlerdir. Kemer barajları biriken suyun oluşturduğu basıncı kemer etkisi büyük oranda vadideki yamaçlara aktarmak için planda kemer seklinde yapılan baraj türüdür. Bu nedenle görseldeki baraj hem depolamalı hem de kemer barajlara bir örnektir. Doğru cevap D’dir.

Bir hidroelektrik santralinden elde edilebilecek güç (P), suyun net hidrolik yüksekliğine, suyun debisine ve suyun yoğunluğuna bağlıdır. Elde edilecek gücü hesaplamak için şu formülden faydalanabiliriz:

P= p.g.Q.H.ŋ / 1000

Bu formülde bulunan simgeler şunları ifade etmektedir;

P: Güç (kilowatt, kW)

 p: Suyun yoğunluğu (kg/m³)

Q: Suyun debisi (m³/sn)

H: Suyun düştüğü yükseklik (m)

g: Yer çekimi ivmesi, m/sn²

ŋ : Türbin verimliliği (%)

Dolayısıyla, bu değerleri formülümüze uyarlarsak:

P= (1000 x 9,81 x 80 x 150 x 0.75) / 1000

P=  88290 kW

P= 88.3 MW

Ülkemizin en yüksek kapasiteli hidroelektrik santrali Şanlıurfa’da bulunan Atatürk barajıdır. Kaya dolgu tipi olan bu barajın gücü 2405 MW’tır. Atatürk Barajı’nı sırasıyla Karakaya (Diyarbakır) ve Keban (Elâzığ) barajları takip etmektedir. Doğru cevap C’dir.

Avantajları:
• Hidroelektrik santraller kaynak olarak yenilenebilir olan suyu kullanırlar.
• Herhangi bir yakıtın yanması söz konusu olmadığından, sera gazı emisyonu yaratmazlar.
• Ülkelerin sahip olduğu kaynaklarla kurulabilirler. Bu nedenle enerjide dışa bağımlılığı azaltır.
• Teknik ömürleri uzundur.
• Çevreye zararlı atık üretmezler.
• Elektriği sabit bir oranda üretebilirler.

• Enerjiye ihtiyaç olmadığında su kaynaklarını kapatabilir. Elektrik ihtiyacına göre
tekrar devreye sokulabilir.
• Fazla enerji ihtiyacı olan zamanlarda hızla devreye girerek enerji üretilebilir.

Suyun kaynaktan alınarak türbinlere kadar iletildiği su alma yapısı, su iletim kanalı, su iletim tüneli denge bacası, savaklar, enerji tüneli (basınçlı tünel), cebri boru gibi suyun geçtiği yollara “su yolları” denir.

Savaklar, baraj gölünde suyun belli bir seviyeden fazla yükselmesini önlemek amacıyla kullanılır.

Dip savak, gerektiğinde baraj gölünü tamamen boşaltmak, dolu savak debisini azaltmak için kullanılan yapıdır.

Transformatör (Dönüştürücü) : Ana gövde, soğutma sistemi, yangın sistemi, koruma sistemi bölümlerinden oluşur.

Eğer Suyun türbin içerisindeki akış doğrultusu hem türbin miline paralel hem de Rotorun dönüş eksenine dik ise buna karışık akışlı türbin denir..

Francis türbin: Francistürbinleri küçük düşülerde yüksek hızlar elde edilebilen radyal tip reaksiyon türbinleridir.

Payandalı ağırlık barajları alttan su basıncını azaltmak için geliştirilmişlerdir

Hidrolik düşlerine göre HES’ler;

• Alçak düşülü (H<10m)

• Orta düşülü (H= 10-50 m arası)

• Yüksek düşülü (H>50 m) olarak üç gruba ayrılır.

Depolamasız (Nehir tipi) HES’ler, su akışını doğrudan kullanan ve çok küçük bir su havuzuna (regülatör) sahip olan veya olmayan daha çok orta ve küçük ölçekli santrallerdir.