Hidroelektrik santralinde, barajda biriken suyun önce kinetik enerjiye sonrasında da türbin çarkına bağlı jeneratör motorunun dönmesi ile potansiyel elektrik enerjisine dönüşmesi ile elektrik elde edilir. Birbiri ile alakalı iki suyun seviyesine kot farkı adı verilir.
1 kwh enerjiyi elde etmek için harcanan suyun miktarına özgül su sarfiyatı adı verilir. Barajda bulunan suyun seviyesi düştükçe özgül su sarfiyatı ters orantı ile yükselir. Yani aynı enerji için de daha fazla su harcanır.
Barajlarda bulunan sudan sağlanan elektrik enerjisi Dünya'da gerekli olan elektriğin yaklaşık %19'unu karşılayabilmektedir. Yenilenebilir enerji olduğu için HES'lerin doğayı kirletebilecek gazlar ve atıklar üretme gibi bir durumu bulundurmamaktadır.
Hidroelektrik Santrali (HES) Nedir?
Bir miktar yükseklik sağlanmış akışkanın veya suyun sağladığı potansiyel enerjiye hidrolik enerji denir. Bu enerjiyi önce mekanik enerjiye, daha sonra da elektrik enerjisine dönüştürülmesiyle elde edilen yeni elektrik enerjisine ise hidroelektrik enerji denir.
Doğal veya yapay olarak belli bir seviyede bulunan suyun daha düşük seviyedeki türbinlere iletilmesi sonucu türbin çarklarına büyük bir hızla çarpan su, türbin milini döndürür ve bu jeneratörü çalıştırır ve böylece de elektrik üretilmiş olur. Bu çalışma sistemi barajlarda gerçekleşmektedir. Bu dönüşümün yapıldığı tesislere genel ismiyle hidroelektrik santral denir. Hidroelektrik santrallerden bahsedilirken kısaca "HES" denmektedir.
Hidroelektrik Santrali (HES) Nasıl Çalışır?
Hidroelektrik santralleri, elektrik elde edebilmek için suyun akış hızından faydalanır. Akış hızı yüksek olan nehirler, akarsular potansiyel bir hidroelektrik alanıdır. Bu akarsuların üzerine inşa edilen barajlar ve büyük setler, akarsuyun birikmesine yardımcı olur.
Belirli bir yüksekliğe ulaştıktan sonra artık eldeki su potansiyel bir enerjiye sahiptir. Bu biriken su, ilk olarak türbinler aracılığı ile kinetik enerjiye dönüştürülür. Sonrasında türbin çarkına bağlı olan jeneratör motoru hızla gelen su sayesinde dönüşünü yapar. Böylece kinetik enerji elektrik enerjisine çevrilir.
Hidroelektrik santralin parçaları şunlardır;
- Su tutuma: Rezerve etme özelliğine sahip santrallerde baraj, kanal tipinde olan santrallerde tünel ya da açık kanal şeklinde veya nehir tipindeki santrallerde regülatör şeklinde bulunabilir.
- Su alma: Elektriğin iletiminin yapıldığı alana suyun giriş yaptığı yapının adıdır. Mekanizma, ızgara, kapak ve kapağın açılışını ve kapanışını sağlayan bir sistemden oluşur.
- İletim alanı: Tesisin işletmede yüksek debideki suyu iletmesinde kullanılan alandır. Trapez, tünel ya da doğrudan borularla iletilebilirler.
- Basınçlı borular: Kalın, etli ve büyük çaptaki çelik borulardır. Santralin yapısına göre iki çeşidi vardır. Bunlar; gömülü olanlar ve açıkta olanlar.
- Salyangoz: Basınç borusunun üzerine monte edilmiş, salyangoza benzer basınlı su haznesidir. Barajdaki suyun her bir noktadan eşit derecede dağılmasını sağlar.
- Türbin: Çark, şaft, kapak, hız regülatörü, basınçlı yağ sistemi, soğutma sistemi, türbin yatağı, kumanda panosu ve yardımcı parçalardan meydana gelen sistemdir.
- Jeneratör: İkaz, soğutma sistemi, koruma sistemi, kumanda, kesici ve ayırıcılardan meydana gelen sistemdir.
- Transformatörler: Gerilimin yükselmesini ve alçaltılmasını sağlayan parçadır. Ana gövde de bulunur.
- Şalt kısmı: Transformatörden çıkan yüksek gerilimli enerjiyi, iletim alanına bağlayan noktadır.
- Diğer Teçhizat: Isıtma, havalandırma, aydınlatma sistemleri, diğer parçalardan ayrı alanlardır.
Hidroelektrik Santral (HES) Çeşitleri Nelerdir?
Hidroelektrik santrallerden üretilen enerji yüksek akışkanlardan sağlanmaktadır. Bazı santraller ise göletlerin önüne set çekilerek yapay bir şekilde yükselti oluşturulması sonucu oluşturulurlar.
- Depo Tipi (Barajlı) Hidroelektrik Santraller: Akarsu üzerine barajlar yapılarak, önce büyük bir yapay göl meydana getirilir. Burada toplanan suyun üzerinden oluşturulan potansiyel bir enerjisi yaratılmaktadır. Dünyada en yaygın kullanılan hidroelektrik santral çeşitidir. Atatürk, Karakaya, Keban, Altınkaya hidroelektrik santralleri ülkemizin en önemli depo tipi (barajlı) santrallerindendir.
- Akarsu Tipi (Barajsız) Hidroelektrik Santraller: Elektrik üretmek için baraj yapmaya gerek yoktur. Akarsu, tünel veya kanal ile alınarak meyil kazandırılır. Türbin de köprü gibi kanalın üzerine kurulur. Ülkemizde Dicle nehri üzerinde böyle bir sistem bulunmaktadır.
- Med-Cezir (Gel-Git) Hidroelektrik Santraller: Okyanuslarda veya denizlerde meydana gelen med cezir olayından yararlanılarak üretilen elektrik enerjisi santrallerdir. Yükselen denizin suyu bir koya (haliç) alınır. Su yükselirken hazneye dolmaya başlar. Yükselme tamamlanınca su kanal yardımıyla türbine verilir. Su çekilirken de türbin çalışır ve elektrik üretir. Yani hazneye su dolarken de boşalırken de türbin çalışır ve elektrik üretir. Ülkemizde gel-git olayı olmadığı için bu tarz bir santral yoktur. Dünya'da ise örneğin Fransa'da her biri 10 mw gücünde 24 adet santrali vardır.
Hidroelektrik Santralinin (HES) Faydaları Nelerdir?
Yapım aşamasında büyük paralar harcanmasına rağmen, enerji elde etmek için su kullanıldığından üretim maliyeti ucuzdur. Yakıt ile çalışan santraller gibi hava kirliliğine neden olmazlar. Baraj yapılan yerlerde elektrik sağlanmasının dışında birçok faydası vardır. Bunlar:
- Sel ve su taşkınlarının önlenebilmesi
- Tarım arazilerinde kolay sulama sağlanması
- Balıkçılık faaliyeti imkanı ve buradan gelir elde etme şansı
- Ağaçlandırma faaliyetinin artması ile erozyonun önlenmesi
- Turizmin gelişmesi
- Ulaşımda kolaylıklar
- İklimde nemden kaynaklı yumuşamalardır.
Hidroelektrik Santralinin (HES) Zararları Nelerdir?
Baraj yapılmadan önce çevrede uzun zaman süren bir yağış, su potansiyeli, jeolojik çalışmaları kapsayan detaylı bir çalışma yapılır. Bu aşamada baraj için gerekli olacak arazilerin istimlak bedelleri, barajın inşası için harcanarak miktarlar oldukça fazladır. Yani bir hidroelektrik santralinin maliyeti oldukça yüksektir.
Çevredeki doğal ortamın bozulması, hayvanlara verilen tahribat da diğer olumsuz yanlarıdır. Türkiye’de akarsu bakımından sıkıntı yoktur ama debisi yüksek olan su bulmak sıkıntıdır. Çevreye zararı olan kanal tipi santrallerin ülkemizde kurulması zordur ve daha maliyetlidir. İnşa için kesinlen ağaçlarda verilen diğer hasarlardandır.
Önemli Hidroelektrik Santraller Hangileridir?
Hidroelektrik santrallerden üretilen enerji yenilebilir ve temiz bir enerjidir. Ülkemizde yüksekliği fazla olan su kaynakları azdır ancak göller bakımından oldukça zengindir. Türkiye'de 503 adet baraj bulunmaktadır. Bunlardan 203 adeti büyük baraj diğerleri göletlerden oluşmaktadır.
Türkiye'deki Önemli Hidroelektrik Santraller;
- Atatürk Barajı Hes Santrali (Şanlıurfa, 2405 MW)
- Karakaya Barajı Hes Santrali (Diyarbakır, 1800 MW)
- Keban Barajı (Elazığ, 1330 MW)
- Altınkaya Barajı Hes Santrali (Samsun, 703 MW)
- Birecik Barajı Hes Santrali (Şanlıurfa, 672 MW)
Dünyanın En Büyük Hidroelektrik Santralleri;
- Three Gorges Dam Hidroelektrik Santrali (Çin, 22500 MW)
- Itaipu Dam Hidroelektrik Santrali (Brezilya-Paraguay, 14000 MW)
- Xiluodu Dam Hidroelektrik Santrali (Çin, 13800 MW)
- Guri Dam Hes Santrali (Venezuela, 10235 MW)
- Tucurui Dam Hes Santrali (Brezilya, 8370 MW)