Skip to content
Ayarlar
Narrow screen resolution Wide screen resolution Auto adjust screen size Increase font size Decrease font size Default font size
You are here: KONULAR arrow KONULAR arrow Teknik Yazılar arrow Hidroelektrik Santral da Elektrik Enerjisi Üretim Şekli
Hidroelektrik Santral da Elektrik Enerjisi Üretim Şekli Print E-mail

Hidrolik Güç (Hidrolik enerji)
Bulutların su buharı taşıması, soğuk hava dalgasında yoğunlaşarak yeryüzüne yağmur ya da kar olarak yağması, yüksek yerlerden dere-ırmak-nehir olarak denizlere akması, yeryüzündeki suların yeniden güneş enerjisi tarafından buharlaştırılarak yeniden bulut haline dönüştürülmesi döngüsü bir doğa olayı olup yüksek rakımlardan akan bu suyun bir enerjisi vardır ki bu bir yenilenebilir enerjidir. İnsanların çok eski tarihlerde farkına vardığı ve çeşitli amaçlarla kullandığı bu enerjiye Hidrolik enerji diyoruz.

Hidroelektrik Santralı
Barajda biriken su Yerçekimi Potansiyel Enerjisi içermektedir. Su, belli bir yükseklikten düşerken , enerjinin dönüşümü prensibine göre Yerçekimi Potansiyel Enerjisi si önce kinetik enerji (mekanik enerji) ye daha sonra da Türbin çarkına bağlı jeneratör motorunun dönmesi vasıtasıyla Potansiyel elektrik Enerjisi ne dönüşür. Fizik ten hatırlıyalım, 1 kg lık bir kütle, 1 m yükseklikten düştüğünde ;
W (kg m2/sn2=N-m=joule)= m(kg)*g( m/sn2)*h(m)= 9.8 N-m lik iş yapılmış olur.
Net düşüsü 100 m olan bir barajda 1 ton suyun yaptığı iş;
W= 1000*9.8*100= 980 000 N-m=joule(j) dür.

Su düşüşü veya hidrolik düşü

Birbiri ile irtibatı bulunan iki su seviyesi arasındaki kot farkınadenir. Bir Hidroelektrik Santralda düşü ise üst su seviyesi ile çıkışsu seviyesi arasındaki yükseklik farkıdır. Cebri borular ve diğeryerlerdeki kayıplar göz önüne alınmazsa bu mesafeye net hidrolik düşüdiyebiliriz.

Özgül Su Sarfiyatı

Yukarıdaki örneği devam ettirirsek;1 kWh=3 600 000 j olduğundan, 1 ton suyun yaptığı iş ;
980 000/3 600 000= 0.27 kWh olacaktır.
Tersten okursak; 1 kWh enerji için, 3 600 000/980 000=3,67 m3 su harcamak gerekir.
1 kWh enerji için harcanan su miktarına Özgül Su Sarfiyatı denir. Net düşü ile ilgilidir. Baraj su seviyesi düştükçe Özgül Su Sarfiyatı yükselir. Yani aynı enerji için daha çok su harcanır.

Özgül Su Sarfiyatının hesabı

İş= m*g*h = Q*1000*9.8*h/3600000 (kWh) olduğuna göre;
ozg su sar=  rac {Q (m^3)}{is}= rac {3600}{g (m/sn^2) 	imes h(m) } (m^3/kWh)
ozg su sar=  rac {Q (m^3)}{is}= rac {3600}{9.8 	imes h(m) } (m^3/kWh) olur.


Hidroelektrik Santralın Gücü

Yukarıdaki örnekte anlatılan işi 1 sn içinde yaptıran 980 000 N-m/sn lik güç tür. 1 N-m/sn = 1 watt olduğundan, eşdeğeri 980 kW lık güçtür.

Yapılan işin, yükseklik (net düşü) ve türbin çarkından geçen suyun kütlesi ile ,kütlenin de suyun debisi(Q m3/sn) ile doğru orantılı , ayrıca Güç=iş/zaman olduğu bilindiğine göre, sürtünme kayıplarınıda göz önünde tutarak formüle edersek;

Guc =  rac{is(j) 	imes verim(%)}{zaman(h)}=(kW)

P =  rac{h(m)	imes m(kg) 	imes g(m/sn^2)	imes eta }{3600 sn/h}=kW

P =  rac{h(m)	imes Q(dm^3/h) 	imes g(m/sn^2)	imes eta }{3600}=kW

P =  rac{h(m)	imes ({Q(m^3/sn) 	imes 3600000})	imes g(m/sn^2)	imes eta }{3600}=kW

P =  {h(m)	imes {Q(m^3/sn) 	imes 1000}	imes g(m/sn^2)	imes eta }=kW

P =  {h(m)	imes {Q(m^3/sn) }	imes 9.8(m/sn^2)	imes eta }=MW (Megawatt)

olarak bulunur. 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 biriktirmeolanağı olmadığından gelen su debisine göre çalışmak zorundadırlar.


Hidroelektrik Santralların Ana Bölümleri

Bir hidroelektrik santral binlerce parçadan meydana gelir. Ana bölümleri şunlardır:

Montajı yapılmakta olan pantolon tipi bir cebri borunun betona gömülmeden önceki haliantolon.jpg" height="125" width="180">


Montajı yapılmakta olan pantolon tipi bir cebri borunun betona gömülmeden önceki hali

1- Su kaynağı yapısı : Rezervuarlı santrallarda baraj, kanal tipi santrallarda ise bir tünel ya da açık kanaldır.

2- 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.
3- Cebri (basınçlı) borular: Su alma ağzı ile santral arasında , ölçüleri debive düşü ye göre hesaplanan kalın etli büyük çaplı çelik borulardır.Santralın jeolojik yapısına göre gömülü oldukları gibi, görünürolanlarıda vardır. Türbin çarkını çeviren suyun geçişine olanak sağlar.

Montajı yapılmakta olan bir salyangozun betona gömülmeden önceki hali

Montajı yapılmakta olan bir salyangozun betona gömülmeden önceki hali

4- Salyangoz (spiral) : Cebri boru sonuna monte edilen,salyangoz biçimindeki basınçlı su haznesi, suyun çarka çevresel olarakve her bir noktadan eşit debide girmesini sağlar. Çevresel olarak sabitkanatçıkları suya yön verir, açılıp-kapanabilir kanatçıkları ise çarkaverilen suyun debisini ayarlar. Çoğu santralda , cebri boru ilesalyangoz birleşme noktasında kelebek ya da küresel tabir edilen,hidrolik basınç ile çalışan , cebri boru çapına uygun vanalar bulunur.Bazı santrallarda bu vana tesis edilmeyebilir.
5- 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 rotoruarasında akuple olup generatör rotorunun dönmesini sağlar.
6- Generatör: Generatör rotoru, statoru, yatağı, ikaz(uyartım), soğutma sistemi, koruma sistemi, kumanda ve işletim sistemi, doğru akım sistemi, kesici ve ayırıcılarile yardımcı organlardan oluşur. Rotor, çok güçlü tesis edilmiş yataküzerinde sabit hızla döner. Dönü sayısı, frekans ve kutup sayısı iledoğru orantılıdır. Enerji stator sargılarından alınır.
7- Transformatörler:Gerilimi yükseltme ya da alçaltma işlevini üstlenmişlerdir. Tek fazlı,üç fazlı olabilirler. Her üniteye bir transformatör olabileceği gibibirden fazla üniteye bir transformatörde olabilir. Ana gövde, soğutmasistemi, yangın sistemi, koruma sistemi bölümlerinden oluşur.
>

Emme borusu, salyangoz, türbin çarkı, kapağı ve şaftının birlikte kesit görüntüsü

Emme borusu, salyangoz, türbin çarkı, kapağı ve şaftının birlikte kesit görüntüsü

8- Şalt alanı : 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.
9- Diğer teçhizat: Ana teçhizatlardan ayrı olarak; ısıtma havalandırma sistemleri, aydınlatma sistemleri, doğru akım acil enerji, alternatif akım acil enerji (diesel generator) 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 atelyeleri, 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

Bir barajın yapımı ve öncesinde; uzun süreli yağış, su, jeolojikçalışmalar yapılması, su altında kalan arazi için ödenen istimlâkbedelleri, baraj yapım maliyetinin yüksek olması ilk yatırımmaliyetinin çok fazla çıkmasına neden olur ki bu bir dezavantajdır.
Başka bir dezavantajı ise ister istemez büyükçe bir ekili alanın hatta bazı yerleşim yerlerinin, kimi yerde antik bölgelerin su altında kalacak olmasıdır. Dezavantajlarına karşın; ilk yatırım yapıldıktan sonra, enerji üretiminin ana kaynağı su olduğundan üretim maliyeti çok ucuz olmaktadır. Yakıtlı santralar gibi hava ve çevre kirliliği yaratmazlar.
Ayrıca barajların, elektrik üretiminin yanı sıra;
1 – Yerleşim yerlerinin suyunu karşılama,
2 – Sel ve taşkınları önleme,
3 - Tarım arazilerini sulama
4- Balıkçılık
5 – Ağaçlandırmaya katkı , erozyonu önleme
6 - Turizmi geliştirme
7 – Ulaşım
8- İklimde yumuşama gibi yararları bulunur.
Artılarıve eksileri ile ve de uzun yıllar kullanılacakları değerlendirildiğindetartışmasız olumlu yanları ağır basmaktadır. Ülkedeki her akar supotansiyelinin enerjiye dönüştürülmesi mutlaktır.

Hidrolik Santrallar ile Termik Santralların karşılaştırılması

Hidrolik Santralların yıllık üretimleri, kaynağa gelen sumiktarıyla doğru orantılı olduğundan ve bir yıl boyunca gelen suinsanoğlunun elinde olmayıp tam kapasite çalıştırmayayetmiyebileceğinden, genel olarak puant santralı olarakçalıştırılırlar. Devreye alınış ve çıkarışları çok kolay ve hızlıolduğundan su rejimine bağlı olarak günün, enerji gereksiniminin çokolduğu- ki buna puant saati denir - saatlerinde çalıştırılarak, enerjiye az gereksinim olduğu zamanlarda devre dışı bırakılırlar. Bir Hidrolik Santralünitesi tam kapasite ile çalıştırılmayabilir. Örneğin 100 MW güçtekibir ünite bir saat tam kapasite çalıştığında 100 000 kWh enerjiüretebilir. Tam kapasite çalışma mnjkhjkhkhktürbin kanatlarınınönündeki su giriş kapakçıkları tam açıktır ve saniyede geçen su miktarıen üst düzeydedir. Ancak, sistemden çekilen enerji,kullanıcıların devreye girme, çıkmalarına göre an be an değişir.Sisteme anlık olarak istenilen enerjinin verilmesini üretimünitesindeki regülasyonsistemi sağlar. Regülasyon sistemi, türbin kanatlarının önündeki sugiriş kapakçıklarına otomatik olarak hükmederek daha az su girişineparalel olarak daha az üretim yapar. Bu olaya sistemde frekans tutma denir. Tüm elektrikli alıcıların sağlıklı ve verimli çalışabilmesi için frekansın, alıcılarda imalat sırasında belirlenen frekans a - Türkiye ve Avrupa ülkelerinde 50 hz -uygun olması gerekir.

Termik santralların devreye alınış ve çıkarışları çok kolay ve hızlı değildirler bunakarşın yakıtlarını istenilen miktarda elde etmek insanoğlununelindedir. Devreye alınış ve çıkarışları sırasında çok verim kaybınauğrarlar. Kızgın buharın, enerji üretimine hazır hale gelmesi içinkazanların uzun süre yakılması gerekir. Bütün bu nedenlerden ötürü Termik santral lar arıza, revizyon, bakım vs durumlar dışında 24 saat sürekli çalıştırılmak üzere plan ve dizayn edilmişlerdir.

Elektrik Enerjisinin kullanıma sunulması

Stator sargılarında elde edilen orta gerilim elektrik enerjisidir. Orta gerilim enerjinin şehirlere taşınması için çok büyük kesitliiletkenler gerektiği, bunun da olanaksız olması nedeniyle oluşangerilim Transformatörler vasıtasıyla Yüksek gerilime çıkarılır ve ENH (Enerji nakil hatları) ile şehirlere taşınır. Yüksekgerilim enerji kullanıma sunulamıyacağına göre, bu kez de yerleşimyerlerindeki Transformatörler vasıtasıyla kademeli olarak Alçak gerilim e düşürülerek kullanıma sunulur.

Elektrik enerjisi depo edilemez ama su depo ederek elektrik dolaylı olarak depo edilebilir.

 
< Prev   Next >
 

Free Page Rank Tool