Hidroelektrik Enerji Santrali nedir
Hidroelektrik santrali
Hidroelektrik Enerji Santrali
Hidroelektrik santral, yüksek bir noktadan düşen hareket halindeki suyun kinetik enerjisinden yararlanılarak elektrik enerjisinin üretildiği elektrik santralı türüdür. Hidroelektrik santral, düşen su kütlesinin kinetik enerjisinden yararlanılarak bir türbin çalıştırılır. Elektrik enerjisi isteği kış aylarında maksimumudur. Bu devrede, nehirlerde su çekildiğinden hidroelektrik enerji üretimi en düşük seviyeye iner. Enerji isteğinin yüksek, üretimin az olması yüzünden yaz mevsiminde elde edilecek enerji büyük önem taşır. Diğer yandan enerjisinin değeri, geceleri gündüze, pazar günleri iş gününe oranla daha düşüktür. Hidroelektrik bir tesisin değeri, yalnız üretilen enerji miktarına değil, bu enerjinin kalitesine, yani zaman içindeki dağılımına da bağlıdır. Hidroelektrik santralın kurulacağı yerin seçimini tabiat belirler ve bazen bu yer kullanma merkezlerinden çok uzakta olabilir. Böylece enerji nakli yüzünden maliyet fiyatı bakımından büyük yük altına girilir ve genellikle tüm hallerde kuruluş masrafları, termik santrallere oranla daha yüksektir. Buna karşılık, hidroelektrik santralın yakıt tüketimi yoktur, işletme ve bakım masrafları, termik santralden çok azdır. Hidroelektrik bir tesisin, işletme ekonomisi kuruluş masraflarını karşılarsa elverişli şartlara sahip olduğu düşünülür.
Hidroelektrik santral çeşitleri
Hidroelektrik santrallar, kaynağına göre, rezervuarlı ve kanal tipi olarak tesis edilebilirler.
Hidroelektrik santralların ana bölümleri
Bir hidroelektrik santral binlerce parçadan meydana gelir. Ana bölümleri şunlardır:
Su alma yapısı
Rezervuarlı santrallarda baraj, kanal tipi santrallerde tünel ya da açık kanal, nehir tipi santrallerde ise regülatör şeklinde olabilir.
Su alma ağzı yapısı
Cebri boruya suyun giriş kısmıdır. Izgaralar, kapak ve kapak açma-kapama mekanizmalarından oluşur. Rezervuarlı santrallarda su girişi, yüzen cisimlerin borulara girmemesi için baraj gövdesinin orta kotlarında yapılırlar.
İletim hattı
Hidroelektrik tesisin işletmede öngörülen debideki suyu iletmesinde kullanılır. Trapez, duvarlı, kapalı duvarlı, tünel, veya doğrudan cebri borularla iletilebillir. Kanal sonu yükleme odasına bağlanır. Kanal boyunca sanat yapıları mevcuttur.
Cebri (basınçlı) borular
Su alma ağzı ile santral arasında, ölçüleri debi ve düşü ye göre hesaplanan kalın etli büyük çaplı çelik ya da CTP (Cam elyaf Takviyeli Plastik) borulardır. Santralın jeolojik yapısına göre gömülü oldukları gibi, görünür olanlarıda vardır. Türbin çarkını çeviren suyun geçişine olanak sağlar.
Montajı yapılmakta olan bir salyangozun betona gömülmeden önceki hali
Salyangoz
Cebri boru sonuna monte edilen, salyangoz biçimindeki basınçlı su haznesi, suyun çarka çevresel olarak ve her bir noktadan eşit debide girmesini sağlar. Çevresel olarak sabit kanatçıkları suya yön verir, açılıp-kapanabilir kanatçıkları ise çarka verilen suyun debisini ayarlar. Çoğu santralda, cebri boru ile salyangoz birleşme noktasında kelebek ya da küresel tabir edilen, hidrolik basınç ile çalışan, cebri boru çapına uygun vanalar bulunur. Bazı santrallarda bu vana tesis edilmeyebilir.
Türbin
Türbin çarkı, türbin şaftı, türbin kapağı, hız regülatör sistemi, basınçlı yağ sistemi, türbin yatağı, soğutma sistemi, kumanda panosu ve yardımcı teçhizattan oluşur. Türbin şaftı, suyun kanatlarına çarparak döndürdüğü türbin çarkı ile generatör rotoru arasında akuple olup generatör rotorunun dönmesini sağlar.
Jeneratör
Generatör rotoru, statoru, yatağı, ikaz(uyartım), soğutma sistemi, koruma sistemi, kumanda ve işletim sistemi, doğru akım sistemi, kesici ve ayırıcılar ile yardımcı organlardan oluşur. Rotor, çok güçlü tesis edilmiş yatak üzerinde sabit hızla döner. Dönüş sayısı, frekans ve kutup sayısı ile doğru orantılıdır. Enerji stator sargılarından alınır.
Transformatörler
Gerilimi yükseltme ya da alçaltma işlevini üstlenmişlerdir. Tek fazlı, üç fazlı olabilirler. Her üniteye bir transformatör olabileceği gibi birden fazla üniteye bir transformatörde olabilir. Ana gövde, soğutma sistemi, yangın sistemi, koruma sistemi bölümlerinden oluşur.
Emme borusu, salyangoz, türbin çarkı, kapağı ve şaftının birlikte kesit görüntüsü
Şalt alanı
Daha çok bilgi için: Şalt sahası
Transformatörlerden çıkan yüksek gerilim enerjinin iletim hatlarına bağlantı noktasıdır. Kesiciler, ayırıcılar, topraklama sistemi, koruma sistemi, basınç sistemi, ölçü sistemi, iletim hatları üzerinden haberleşme sistemi kısımları vardır.
Diğer teçhizat
Ana teçhizatlardan ayrı olarak; ısıtma havalandırma sistemleri, aydınlatma sistemleri, doğru akım acil enerji, alternatif akım acil enerji (dizel generatör) sistemleri, sızıntı toplama havuzları, besleme pompaları, drenaj boşaltma pompaları, haberleşme sistemleri, kompresör ve tanklar gibi basıçlı hava sistemleri, yangın koruma ve söndürme sistemleri, bakım, onarım ve küçük imalat atölyeleri, montaj demontaj sahaları, vinçler, krenler gibi taşıma, kaldırma sistemleri, arıtma sistemleri, ilk yardım bölümü, batardo kapakları,labaratuarlar vb bölümlerdir.
Hidrolik Santrallar su değirmeni çalıştırma ilkesine dayandığından Türbin Çarkına çarpan su türbin şaftını döndürerek Mekanik enerji üretir. Türbin şaftı direk veya bir dişli sistemi ile jeneratör Rotoruna bağlıdır. Jeneratör Rotoru üzerinde bulunan sargıların dışarıdan bir Doğru akım Güç Kaynağı ile uyartılması sonucu rotor çevresinde bir Manyetik alan doğar. Dönen rotorun etrafında oluşan manyetik alanın Stator sargılarının üzerinde İndüklenmesi ile stator sargılarında gerilim oluşarak elektrik enerjisi elde edilir.
Hidrolik santralların artıları, eksileri nedir
Bir barajın yapımı ve öncesinde; uzun süreli yağış, su, jeolojik çalışmalar yapılması, su altında kalan arazi için ödenen istimlâk bedelleri, baraj yapım maliyetinin yüksek olması ilk yatırım maliyetinin çok fazla çıkmasına neden olur ki bu bir dezavantajdır. Ayrıca vahşi hayata ve doğal kaynaklara zararları, bölgesel kültürler ve tarihi yerlerin yok edilmesi (Zeugma, fırtına vadisi vs.), su kalitesine etki sorunu dezavantajlardan bazılarıdır. Su kaynağı bakımından zengin fakat yüksek debili akarsu bakımından fakir olan Türkiye'de maliyeti düşük ve çevreye zararı daha az olan Kanal Tipi Santralleri kurmak zordur. Küçük bir kasabaya yetecek kadar enerji üreten bir tesis için bile pek çok ağaç kesip yol açmak zorunda kalınması doğaya geri dönüşü olmayan zararlar vermektedir.
Dezavantajlarına karşın; ilk yatırım yapıldıktan sonra, enerji üretiminin ana kaynağı su olduğundan üretim maliyeti çok ucuz olmaktadır. Yakıtlı santralleri gibi hava ve çevre kirliliği yaratmazlar. Türbinler hakkında daha detaylı bilgi için teklif hazırlama mühendislerine başvurulabilir.
Ayrıca barajların, elektrik üretiminin yanı sıra;
Hidroelektrik Enerji Santralinin Çalışması
Hidroelektrik santrali
Hidroelektrik Enerji Santrali
Hidroelektrik santral, yüksek bir noktadan düşen hareket halindeki suyun kinetik enerjisinden yararlanılarak elektrik enerjisinin üretildiği elektrik santralı türüdür. Hidroelektrik santral, düşen su kütlesinin kinetik enerjisinden yararlanılarak bir türbin çalıştırılır. Elektrik enerjisi isteği kış aylarında maksimumudur. Bu devrede, nehirlerde su çekildiğinden hidroelektrik enerji üretimi en düşük seviyeye iner. Enerji isteğinin yüksek, üretimin az olması yüzünden yaz mevsiminde elde edilecek enerji büyük önem taşır. Diğer yandan enerjisinin değeri, geceleri gündüze, pazar günleri iş gününe oranla daha düşüktür. Hidroelektrik bir tesisin değeri, yalnız üretilen enerji miktarına değil, bu enerjinin kalitesine, yani zaman içindeki dağılımına da bağlıdır. Hidroelektrik santralın kurulacağı yerin seçimini tabiat belirler ve bazen bu yer kullanma merkezlerinden çok uzakta olabilir. Böylece enerji nakli yüzünden maliyet fiyatı bakımından büyük yük altına girilir ve genellikle tüm hallerde kuruluş masrafları, termik santrallere oranla daha yüksektir. Buna karşılık, hidroelektrik santralın yakıt tüketimi yoktur, işletme ve bakım masrafları, termik santralden çok azdır. Hidroelektrik bir tesisin, işletme ekonomisi kuruluş masraflarını karşılarsa elverişli şartlara sahip olduğu düşünülür.
Hidroelektrik santral çeşitleri
Hidroelektrik santrallar, kaynağına göre, rezervuarlı ve kanal tipi olarak tesis edilebilirler.
- Rezervuarlı santrallarda öncelikle bir baraj yapılacağından suyun kullanımı enerji gereksinimine göre ayarlanabileceğinden verimleri yüksektir.
- Kanal tipi santrallar, rezervuarlılara göre daha ucuza mal olmalarına karşın su biriktirme olanağı olmadığından gelen su debisine göre çalışmak zorundadırlar.
Hidroelektrik santralların ana bölümleri
Bir hidroelektrik santral binlerce parçadan meydana gelir. Ana bölümleri şunlardır:
Su alma yapısı
Rezervuarlı santrallarda baraj, kanal tipi santrallerde tünel ya da açık kanal, nehir tipi santrallerde ise regülatör şeklinde olabilir.
Su alma ağzı yapısı
Cebri boruya suyun giriş kısmıdır. Izgaralar, kapak ve kapak açma-kapama mekanizmalarından oluşur. Rezervuarlı santrallarda su girişi, yüzen cisimlerin borulara girmemesi için baraj gövdesinin orta kotlarında yapılırlar.
İletim hattı
Hidroelektrik tesisin işletmede öngörülen debideki suyu iletmesinde kullanılır. Trapez, duvarlı, kapalı duvarlı, tünel, veya doğrudan cebri borularla iletilebillir. Kanal sonu yükleme odasına bağlanır. Kanal boyunca sanat yapıları mevcuttur.
Cebri (basınçlı) borular
Su alma ağzı ile santral arasında, ölçüleri debi ve düşü ye göre hesaplanan kalın etli büyük çaplı çelik ya da CTP (Cam elyaf Takviyeli Plastik) borulardır. Santralın jeolojik yapısına göre gömülü oldukları gibi, görünür olanlarıda vardır. Türbin çarkını çeviren suyun geçişine olanak sağlar.
Montajı yapılmakta olan bir salyangozun betona gömülmeden önceki hali
Salyangoz
Cebri boru sonuna monte edilen, salyangoz biçimindeki basınçlı su haznesi, suyun çarka çevresel olarak ve her bir noktadan eşit debide girmesini sağlar. Çevresel olarak sabit kanatçıkları suya yön verir, açılıp-kapanabilir kanatçıkları ise çarka verilen suyun debisini ayarlar. Çoğu santralda, cebri boru ile salyangoz birleşme noktasında kelebek ya da küresel tabir edilen, hidrolik basınç ile çalışan, cebri boru çapına uygun vanalar bulunur. Bazı santrallarda bu vana tesis edilmeyebilir.
Türbin
Türbin çarkı, türbin şaftı, türbin kapağı, hız regülatör sistemi, basınçlı yağ sistemi, türbin yatağı, soğutma sistemi, kumanda panosu ve yardımcı teçhizattan oluşur. Türbin şaftı, suyun kanatlarına çarparak döndürdüğü türbin çarkı ile generatör rotoru arasında akuple olup generatör rotorunun dönmesini sağlar.
Jeneratör
Generatör rotoru, statoru, yatağı, ikaz(uyartım), soğutma sistemi, koruma sistemi, kumanda ve işletim sistemi, doğru akım sistemi, kesici ve ayırıcılar ile yardımcı organlardan oluşur. Rotor, çok güçlü tesis edilmiş yatak üzerinde sabit hızla döner. Dönüş sayısı, frekans ve kutup sayısı ile doğru orantılıdır. Enerji stator sargılarından alınır.
Transformatörler
Gerilimi yükseltme ya da alçaltma işlevini üstlenmişlerdir. Tek fazlı, üç fazlı olabilirler. Her üniteye bir transformatör olabileceği gibi birden fazla üniteye bir transformatörde olabilir. Ana gövde, soğutma sistemi, yangın sistemi, koruma sistemi bölümlerinden oluşur.
Emme borusu, salyangoz, türbin çarkı, kapağı ve şaftının birlikte kesit görüntüsü
Şalt alanı
Daha çok bilgi için: Şalt sahası
Transformatörlerden çıkan yüksek gerilim enerjinin iletim hatlarına bağlantı noktasıdır. Kesiciler, ayırıcılar, topraklama sistemi, koruma sistemi, basınç sistemi, ölçü sistemi, iletim hatları üzerinden haberleşme sistemi kısımları vardır.
Diğer teçhizat
Ana teçhizatlardan ayrı olarak; ısıtma havalandırma sistemleri, aydınlatma sistemleri, doğru akım acil enerji, alternatif akım acil enerji (dizel generatör) sistemleri, sızıntı toplama havuzları, besleme pompaları, drenaj boşaltma pompaları, haberleşme sistemleri, kompresör ve tanklar gibi basıçlı hava sistemleri, yangın koruma ve söndürme sistemleri, bakım, onarım ve küçük imalat atölyeleri, montaj demontaj sahaları, vinçler, krenler gibi taşıma, kaldırma sistemleri, arıtma sistemleri, ilk yardım bölümü, batardo kapakları,labaratuarlar vb bölümlerdir.
Hidrolik Santrallar su değirmeni çalıştırma ilkesine dayandığından Türbin Çarkına çarpan su türbin şaftını döndürerek Mekanik enerji üretir. Türbin şaftı direk veya bir dişli sistemi ile jeneratör Rotoruna bağlıdır. Jeneratör Rotoru üzerinde bulunan sargıların dışarıdan bir Doğru akım Güç Kaynağı ile uyartılması sonucu rotor çevresinde bir Manyetik alan doğar. Dönen rotorun etrafında oluşan manyetik alanın Stator sargılarının üzerinde İndüklenmesi ile stator sargılarında gerilim oluşarak elektrik enerjisi elde edilir.
Hidrolik santralların artıları, eksileri nedir
Bir barajın yapımı ve öncesinde; uzun süreli yağış, su, jeolojik çalışmalar yapılması, su altında kalan arazi için ödenen istimlâk bedelleri, baraj yapım maliyetinin yüksek olması ilk yatırım maliyetinin çok fazla çıkmasına neden olur ki bu bir dezavantajdır. Ayrıca vahşi hayata ve doğal kaynaklara zararları, bölgesel kültürler ve tarihi yerlerin yok edilmesi (Zeugma, fırtına vadisi vs.), su kalitesine etki sorunu dezavantajlardan bazılarıdır. Su kaynağı bakımından zengin fakat yüksek debili akarsu bakımından fakir olan Türkiye'de maliyeti düşük ve çevreye zararı daha az olan Kanal Tipi Santralleri kurmak zordur. Küçük bir kasabaya yetecek kadar enerji üreten bir tesis için bile pek çok ağaç kesip yol açmak zorunda kalınması doğaya geri dönüşü olmayan zararlar vermektedir.
Dezavantajlarına karşın; ilk yatırım yapıldıktan sonra, enerji üretiminin ana kaynağı su olduğundan üretim maliyeti çok ucuz olmaktadır. Yakıtlı santralleri gibi hava ve çevre kirliliği yaratmazlar. Türbinler hakkında daha detaylı bilgi için teklif hazırlama mühendislerine başvurulabilir.
Ayrıca barajların, elektrik üretiminin yanı sıra;
- Yerleşim yerlerinin suyunu karşılama,
- Sel ve taşkınları önleme,
- Tarım arazilerini sulama
- Balıkçılık
- Ağaçlandırmaya katkı, erozyonu önleme
- Turizmi geliştirme
- Ulaşım
- İklimde yumuşama gibi yararları bulunur.
Hidroelektrik Enerji Santralinin Çalışması
