Hidroelektrik Santrali Nedir? ve Nasıl Çalışır?

Bir hidroelektrik santralda makine odası, ön planda bir pelton türbinin çarkı görülüyor.

Su gücünden yararlanılarak çalıştırı­lan makinelerle elektrik üretilen mer­kez. Hidroelektrik santrallarda, düşen su kütlesi bir alternatöre mekanik biçimde bağlanmış bir hidrolik tür­bini harekete geçirir. Bu tür santral­larda, barajlarda biriken sular kullanılır; bu sular, hem uygun bir biçimde düşerek türbinleri çalıştırır, hem de büyük su hazneleri oluşturur­lar (yazın karların erimesiyle, ilkba­har ve sonbaharda yağmurlarla). Genel olarak, hidroelektrik santrallar kendilerini besleyen suyun düşme yüksekliğine göre sınıflandırılırlar. Suların çok yüksekten düştüğü santrallarda (200-3 000 m), yüksek kesim­lerde bulunan doğal ya da yapay göllerin suyu kullanılır. Bunlarda suyun debisi çok zayıf olabilir, çünkü bu eksiklik suyun çok yüksekten düşmesiyle giderilir. Burada 450 m yük­seklikten düşen 1 m³ suyun yaklaşık 1   kWs’lik bir enerji ürettiğini belirt­mek gerekir. Çoğu zaman santral barajdan çok uzakta bulunur, su türbinlere betondan ya da çelik çem­berli ve güçlü borularla ulaştırılır. Dairesel kesitli olan bu boruların, hem su yüküne, hem de işletme çalış­malarında ortaya çıkan ek basınçlara karşı dayanıklı olmaları gerekir; çapları bazen 3 m’yi geçer ve içlerinde akan suyun hızı 10 m/sn’yi aşabilir. Söz konusu borulardan elde edilen en büyük güç 500 000 kW’tır. Bu tür santrallarda çoğunlukla Pel­ton türbinleri kullanılır.

Suların orta yükseklikten düştüğü santrallarda, suyun debisi, yüksekli­ğin az olması olgusunu gidermelidir: Santrala saniyede birkaç yüz m³ su gelmesi gereklidir. Bu büyüklükte bir debi elde etmek için, bir akarsuyun akışı bir barajla kesilir; uygun bir yere, özellikle kenarları sarp olan bir vadinin çıkışına yapılan böyle bir baraj, yüksek kapasiteli bir su haz­nesi oluşturur. Bu durumda, hidroe­lektrik santral, barajın eteğinde bu­lunur, hatta kimi zaman baraj kütle­sinin içine yapılır. Su, türbinlere taşıma kanalı ya da taşıma galerisi ağıyla gönderilir ve santraldan bir çıkış kanalıyla dışarı çıkar; fazla sular da taşkın boşaltma sistemleri denilen ve barajın tepesinden başla­yan özel yapılarla boşaltılır. Söz konusu santralların çoğu tepkili Francis türbinleriyle donatılmıştır. Francis türbinlerinin devir frekansı, Pel­ton türbinlerine oranla daha yüksek­tir (600-1000 devir/dakika) ve elde edilen toplam güç 1000 megavata yaklaşır.

Bir barajın transformasyon merkezi

Suların alçaktan düştüğü santrallar aşağı yukarı her zaman akarsuların akış yönünde bulunurlar; çünkü büyük ırmakların debileri,suların bir bölümünün tutularak biriktirilmesine olanak verir. Bundan başka, ırmak taşımacılığının getirdiği zorunluluklar nedeniyle, ırmağın yukarı ve aşağı kesimleri arasında büyük bir düzey farkı olmaması gerekir. Bu nedenle, bu tip santrallarda su az bir yükseklikten düşer (en çok 10 m kadar), ama debi çok fazladır. Bu tür düzenlemelerle, özellikle Ren ve Rhone ırmakları üstünde büyük santrallar yapılmıştır. Elektrik üretimi­nin yanı sıra, söz konusu düzenleme­lerden aynı zamanda taşımacılıkta (bu amaçla alavere havuzları yapıl­mıştır) ve bazen sulamada yararlanı­lır. Bu nedenle, yapılan düzenlemeler çeşitlidir: Alavere havuzları, taşkın geçitleri ve santral, akarsuda enleme­sine birbiri ardına dizilerek bir bütün oluştururlar ya da özel kanallarla (santral kanalı, taşımacılık kanalı ve doğal ırmak yatağı) birbirlerinden ayrılırlar. Bu santrallarda genellikle dikey eksenli Kaplan türbinleri kulla­nılır.

Ayrıca, gelgit olayları sırasında sula­rın hareketinden yararlanan gelgit santrallarından da söz etmek gerekir. Eksiksiz bir hidroelektrik santralın verimi %83’e ulaşır; buna karşılık, modern bir termik santralın verimi % 40’ı geçmez. Ayrıca, hidroelektrik santrallarda elektrik üretimi çok ilgi çekicidir, çünkü bu üretim, su ve havayı hiçbir biçimde kirletmeksizin gerçekleştirilir. Bunların yanı sıra termik santralların akarsularda oluş­turduğu ısı artışı,hidroelektrik santralların çalışmasıyla azalır. Gerçek­ten de suyun göl haznesine alınması, akarsu boyunca doğal olarak sürtünme yoluyla harcanacak olan ener­jiyi saklı tutar; bu enerji 425 m’lik bir düzey farkı için yaklaşık l°C’lık bir sıcaklık artışına eşdeğerdir. Sonuç olarak, yüksekten düşen su, doğal yatağında giden suya oranla daha soğuk kalır. Günümüzdeki tesislerin verimlilik koşullarına dayandırıla­rak yapılan basit bir hesap, hidrolik yolla yapılan 1,5 ile 2 kWs’lik bir enerji üretiminin,termik santrallarda yapılan 1 kWs’lik bir enerji üretimi­nin yol açtığı akarsu ısınmasını giderdiğini gösterir. Bu arada akarsu­larda ısı artışının göz ardı edilecek bir sorun olmadığını ve bu olgunun kötü etkilerinin biyolojik organizma­lar üstünde birkaç yıl içinde görüldü­ğünü söylemek gerekir (bazı balıkla­rın yok olması, akarsuların yosunlar­la kaplanması, vb.).

Hadi Paylaş!