Bugünkü endüstrimizin dayandığı temel enerji kaynaklarından birisi olan Hidroelektrik Santralleri nasıl çalışır ne gibi özellikleri vardır?
Hidroelektrik Santral
HİDROELEKTRİK SANTRALI [Su Santralı], su kuvvetini kullanarak elektrik elde etmeye yarayan santrallardır. Çağımızın endüstri hayatında bunların büyük yeri vardır. Birçok endüstri kolları sudan elde edilen elektrikle işler.
Günlük yaşayışımızda çeşitli alanlarda birçok işler yaparız. Bu işler için bir enerjiye ihtiyaç vardır. Bir treni yürütmek için ya buhar enerjisi, ya elektrik enerjisi; bir otomobili yürütmek için benzin enerjisi kullanırız. Bu enerjinin ucuza çıkmasını da isteriz. Bundan başka, enerji kaynağı az yer kaplamalı, bir yerden başka bir yere kolayca taşınabilmelidir. Bütün bunlar göz önünde bulundurularak uygun enerji cinsi seçilir. Çağımızda çok geniş bir alanda elektrik enerjisi bu şartları sağlamakta, birçok işlere Uygun gelmektedir. Onun için, elektrik elde edilmesi gittikçe artan bir önem kazanmaktadır.
Genel olarak, elektrik enerjisinin elde edildiği fabrikalara «elektrik santralı» adı verilir. Santralda bir alternatör vardır. Bir alternatörün elektrik üretebilmesi için onu başka bir motorun döndürmesi gerekir. Bu motorun cinsi elektrik santralının da cinsini belli eder. Alternatör bir buhar türbiniyle döndürülüyorsa «buhar santralı», bir Dizel motoru ile döndürülüyorsa «Dizel santralı» adını alır. Alternatör bir su türbünü ile döndürülüyorsa o santrala da «hidrolik santral» (su santralı) denir.
Santral Nasıl Kurulur
Bir elektrik santralı kurulmadan önce çok uzun, geniş araştırmalar yapılır. Yukarda sayılan santralların arasında çeşitli ayrımlar vardır. Elde edilecek elektrik enerjisinin kullanılacağı alanın hem o günkü, hem ilerideki durumu incelendikten sonra yapılacak hesaplarla o bölge için en elverişli santral tipi bulunur, santralın kurulmasına ancak bundan sonra başlanır.
Genel olarak, su santralı kurmaya çalışılır, çünkü su enerjisi tabiatta sürekli olarak bulunmaktadır, ayrıca bir masrafı gerektirmez. Yalnız, bir su santralının kuruluş masrafı öbür santralların kuruluş masrafından büyüktür. Buna karşılık, kurulduktan sonra durum tersine döner. Su santralının işletme masrafları öteki santralların işletme masrafından azdır.
Hidroelektrik santralının daha ekonomik olduğu anlaşıldıktan sonra da hemen santralın kurulmasına geçilemez. O bölgedeki suyun durumu, günlere, aylara, hattâ yıllara göre değişimi incelenmeli; suyun rejim eğrileri çizilmelidir. Santralın kurulacağı yerdeki su miktarı, akarsuysa suyun «debi» si (belli bir süre içinde akan su miktarı), bu miktarların zamana, mevsimlere göre değişimi bilinmelidir. Uzun zaman, hatta bazen yıllarca süren araştırmalardan sonra santralın büyüklüğü bulunur, kurulmasına başlanır.
Yeterli araştırmalar yapılmadan kurulan bir su santralı iyi sonuçlar vermez. Verimi çok düşük olur. Su enerjisinden yararlanma oranı düşer. Su boşu boşuna, bir işe yaramadan akıp gider. Ayrıca, santral gücü, suyun az olduğu yıla göre seçilirse daha çok su gelince bu suyun enerjisinden yararlanılamaz. Buna karşılık, santral gücü suyun çok olduğu yıla göre seçilirse bu defa da su azalınca makinelerin bir kısmı işe yaramaz. O zaman kuruluş masrafı boş yere büyük tutulmuş olur. Onun için, santral kurulmadan durumu iyice incelenmelidir.
Hidroelektrik Santral Çeşitleri
Su santralları genel olarak «akarsu santralları», «hazneli su santralları» olmak üzere ikiye ayrılırlar.
1. — Akarsu Santralı: Adından da anlaşılacağı gibi, akarsuların, ırmakların üstüne kurulan santrallardır. Bu tipte, su kendi kendine akarken uygun bir yerine santral kurulur. Suyun enerjisinden mümkün olduğu kadar çok yararlanmaya çalışılır. Bununla birlikte, su sürekli olarak aktığı için yararlı olarak kullanılamayan sular da kaybolmuş sayılmaz, ırmağın santraldan sonraki kısımlarında çeşitli biçimlerde işe yarayabilirler. Bu amaçla bazı yerlerde ırmakların üstüne arka arkaya birkaç santral birden kurulur.
2. — Hazneli Su Santralı: Suyun akmadığı, ya da santral kurulmasına elverişli olmadığı yerlerde «hazneli su santralları» kurulur. Bunun için yapma bir gölde su biriktirilir, gölden alınan suyun enerjisiyle santral çalıştırılır. «Hazne» adı verilen bu gölde yerine göre santralın günlük, haftalık, aylık, yıllık ihtiyacı kadar su biriktirilir. Biriktirilen su ne kadar çok olursa su kuvveti de o kadar büyük olur. Yalnız büyük hazneler yaparken santralın kuruluş masrafını atırmamak için doğal engebelerden, çukurlardan, tepelerden yararlanılır. Hiçbir çıkar yol bulunamazsa setlerle, barajlarla santrala gerekli hazne yapılır.
Çok az olmakla birlikte bazı yerlerde denizlerin gelgit hareketiyle çalışan su santralları da yapılmıştır.
Su Santralının Çalışması
Bir su santralında alternatörü döndürmek için su türbini kullanılır. Su türbinleri başlıca üçe ayrılır:
1.— Pelton Türbini: Suyun kinetik enerjisinden yararlanarak çalışır. (Harekette bulunan bir cismin, bu hareketiyle kazandığı enerjiye «kinetik enerji» denir.) Bu çeşit türbinde bir enjektörden büyük bir hızla fışkıran suyun kinetik enerjisi türbinin çarkına tesbit edilmiş olan çanaklara çarpar, çark dönmeye başlar. Çarkla birlikte alternatörün rotoru da döner. Böylece, elektrik enerjisi elde edilir. Pelton türbinleri su miktarının az, su yüksekliğinin büyük olduğu yerlerde kullanılır. Bu çeşit türbinin kullanıldığı san-trallarda su, türbinden önce birtakım kanallardan, tünellerden geçer.
2.— Francis Türbini: Francis türbini suyun hem kinetik, hem de potansiyel enerjisiyle çalışır. (Yüksekte bulunan bir cismin bu yüksekliğinden dolayı kazandığı enerjiye «potansiyel enerji» denir. Su sevk kanatlarından geçtikten sonra türbinin çarkına çarpar, çarkı döndürür. Sevk kanadları dışarıdan açılıp kapanacak biçimde yapılmıştır. Böylece, türbinin rotoruna çarpan su miktarı, dolayısiyle türbinin dönme sayısı, verdiği mekanik güç ayarlanabilir.
Bu çeşit türbinler orta ve küçük değerdeki su yüksekliklerinde kullanılırlar. Su santral-larında genel olarak suyun türbin seviyesinden olan yüksekliğine «düşü» denir. San* trallar düşülerine göre sınıflandırılır.
3. — Kaplan Türbini: Francis türbininin daha geliştirilmişidir. Daha hızlı dönerler, suyun çeşitli debilerinde verimleri daha büyüktür. Türbin rotorunun kanadları gemi pervanesi gibi düzenlenmiştir. Bu çeşit türbinlerde dönme sayısı, mekanik güc ayarı için hem sevk kanadları* hem ele bu rotor kanadları hareket ettirilir.
Yapılan incelemelerle bu üç çeşit türbinden biri seçilir, santral kurulur. Türbin çalışınca aynı mile bağlı olduğu için, alternatörün rotoru da döner. Başka bir kaynakla da alternatörün uyarma sargılarına gerilim verilir. Böylece, elektrik enerjisi elde edilmiş olur.
Yalnız, çoğu zaman hidroelektrik santralının kurulmasına elverişli yer, elektrik enerjisinin kullanılacağı yerden oldukça uzaktır. Bu durumda elektrik enerjisi bir transformatörden geçirildikten sonra yüksek gerilime göre hazırlanmış havai hatlarla, kullanılacağı bölgeye kadar iletilir.
Su kuvveti çok büyükse, büyük güçte bir su santralı kurulmuşsa, geniş bir bölgenin enerji ihtiyacı bir santraldan karşılanır. Bazı zamanlar da birkaç santral birlikte çalışarak büyük bir bölgeyi beslerler.