Hidroelektrik Santrallerinin Çalışma Prensibi

Yazar Nesimi 26 Aralık 2014 Cuma 0 yorum

Hidroelektrik Santrallerinin Çalışma Prensibi

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. Bu yazımızda da hidroelektrik santrallerinin nasıl çalıştığını inceleyeceğiz.



A- A+
19.07.2013 tarihli yazı 29426 kez okunmuştur.

Hidroelektrik Santralleri Nasıl Çalışır?

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 generatör motorun dönmesi ile elektrik enerjisine çevrilir.



Şekil 1 :  Bir hidroelektrik santralinin çalışma prensibi (şematik görünüm)


Bir Hidroelektrik Santralinin Temel Bileşenleri

Aslında 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.
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 generatöre bağlıdır.
Generatör- 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 generatörün dev mıknatıslarıda 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 yüseltmek amacıyla tasarlanmışlarıdr. Tek fazlı veya üç fazlı olabilirler.
Şalt sahası -Transformatörlerde oluşan yüksek gerilimin elektrik iletim hatlarına bağlandığı bölgedir.


Şekil 2 : Bir hidroelektrik santralinin türbinleri 


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 santralelrinin 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.


Şekil 3 : ABD’de bulunan Hoover barajından bir görüntü


Bu ve bunun gibi birçok avantajı vardır hidroelektrik santrallerinin. Fakat bunların yanında bazı dezavantajları vardır. Bunları ise şöyle sıralayabliriz:

►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 unusuru olmaktadır.
Devamını Oku...

Buhar Türbini Nedir?

Yazar Nesimi 0 yorum

Buhar Türbini Nedir?

Sayfayı Yazdır
5469_bt2Günümüz teknoloji dünyasında, enerji ihtiyacı her geçen gün artmakta ve bu nedenle de enerji üretmen teknikleri geliştirilmektedir. Bu amaçla, rüzgar, güneş ve buhar enerjisinden faydalanma yollarına başvurulmuştur.
Buhar türbinlerinin de, bu amaçlarla üretilmiş olan bir sistemdir. Buhar türbini, yüksek bir basınç altında olan buharın sahip olmuş olduğu termal enerjiyi, mekanik enerjiye dönüştüren sistemin adıdır. Burada bir enerji üretimi söz konusudur. Buhar türbinlerinin en önemli kısımlarından bir tanesi, tambur şeklinde döner bir mildir. Bu mile rotor adı verilmekle birlikte, rotor silindir biçimindeki koruyucu yapıdaki bir kılıfın içerisine konumlandırılmış durumdadır. Kazandan gelen buhar silindirden geçer ve de bir buhar jeti haline dönüşür. Ardından da rotora takılmış olan bileziğin üstündeki kanatlara çarpar. Bu çarpma işlemiyle birlikte, buharın boşa gitmesi engellenir ve de bir enerji üretilmiş olur. En iyi sonucu alabilmek adına buharın püskürme hızının, kanatların dönme hızının iki katı olması gerekmektedir. Kazandan gelmekte olan buharın atmosfer basıncı, 14 kadardır. Bu basınca sahip buharın buhar türbinindeki silindirden püskürme hızı ise saniyede 600 metreden daha fazladır. Buhar türbinlerinde bir ya da birden fazla rotora takılmış bilezik bulunabilmektedir. Eğer ki türbinde bir bilezik bulunursa, saniyede 600 metrenin üstünde bir hızla buhar gelirse, buharın bütün enerjisinin alınabilmesi için kanatların oldukça hızlı bir şekilde dönmesi gerekmektedir. Bu durumda kanatların oldukça hızlı dönebilmesi oldukça zor bir eylemdir. Bu nedenle de, buhar ilk kanar bileziğinden çıkar ve ardından silindir üzerinde bulunan başka bir kanat dizisinden geçirilmektedir. Bu kanatların ismi ise, statordur. Yani buhar ilk kanattan ikincisine aktarılır. Ardından da ilk kanata geri aktarılır. Bu yenilenip duran bir süreçtir. Her geçiş sırasında, buharın hızı biraz daha düşürülmüş olmaktadır. Buharın hızı azaldıkça, basınç oranı da düşmektedir. Bunun sonucunda ise, buharın türbinde kapladığı alan daha da fazla olmaktadır.
5469_bt3Buhar türbini, İngiliz mühendis olan Charles Parsons tarafından geliştirilmiştir. Bu mucidin geliştirdiği buhar türbini, günümüzde bütün dünyada kullanılmaktadır. Buhar türbinlerinin kullanıldığı alanlar ise öncelikle elektrik santralleridir. Elektrik santrallerinde bulunan üreteçler, bu türbinler sayesinde çalıştırılmaktadır. Aynı zamanda buharlı gemilerin pervanelerinin döndürülmesinde de, buhar türbinlerinden faydalanılmaktadır. Parsons’un üretmiş olduğu ilk türbin, 7,5 kw gücünde bir türbindi. Bu da 10 beygir gücüne tekabül etmekteydi. Günümüzde, ise 2000 megawattın üzerinde buhar türbinleri tasarlanmaktadır. Bu da 2.680.000 beygir gücü anlamına gelmektedir. Parsons dışında başka mühendisler tarafından da değişik türlerde buhar türbinleri tasarlanmıştır. Bu türbinlerden birisi, yüksek hıza ve de tek dizi kanata sahip olan küçük buhar türbinidir. Bu türbin, 1882 senesinde mühendis Karl Gustaf de Laval tarafından geliştirilmiştir. Bu mühendis aynı zamanda, redüktör adı verilen dişli çark donamını da bulmuştur. Bu donanımın bulunmasındaki amaç ise, yüksek bir hızla dönmekte olan türbin aracılığıyla düşük hızdaki bir pervaneyi döndürebilmek ya da bir makineyi çalıştırabilmektedir. Buhar türbinleri, günümüzde gemilerde oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Gemilerdeki buhar türbinlerinde pervanenin hızı düşürülmesi gerekmektedir. Bunun nedeni ise, yüksek hızda dönen pervanelerin veriminin az olmasıdır.
5469_bt1Buhar türbinleri, iki tipte olmaktadır. Bu tipler, yoğunlaştırıcısız veya yoğunlaştırıcılı tiplerdir. Yoğunlaştırıcı türbinlerde, türbinden çıkan buhar, soğumak için bir yoğunlaştırıcıya gönderilmektedir. Bu sayede buhar su haline getirilmektedir. Bundaki amaç ise, bir vakum ortamı sağlamaktır. Vakum, buharın türbin içinde püskürmesi amacıyla kullanılmaktadır. Suya dönüşen buhar, kazana pompalanır ve burada tekrar buhar haline getirilir. Bu türbinler, gemilerde ve elektrik santrallerinde kullanılır. Yoğunlaştırıcısız türbinler ise, türbinden çıkan buhar sanayi işlemlerinde ve de binaların ısıtılmasında sık bir biçimde kullanılır.

Devamını Oku...