Enerji || Enerji Üretimi

İnsanlar tükettikleri enerjiyi üretebilmek için yüzyıllar boyunca çeşitli yöntemler kullanmış. Daha önceleri gayet ilkel metodlarla yapılan bu enerji üretimleri teknolojinin gelişmesi ile ilerlemiş ve endüstriyel sektörün gelişmesinde büyük rol oynamıştır.

En Çok Kullanılan Enerji Üretim Teknikleri

Dünyada ve özellikle de Türkiye'de en fazla kullanılan enerji üretim teknikleri üç kategoriye ayrılır. Bunlar: Hidroelektrik Enerji Santralleri, Tekmik Enerji Santralleri ve Nükleer Enerji Santalleri olmak üzere sıralanır.

Hidroelektrik Enerji Santralleri

Hidroelektrik santrallar suyun enerjisinden faydalanarak elektrik üreten yapılardır. Hidroelektrik santral, suyun potansiyel enerjisinin mekanik enerjiye ve mekanik enerjinin de elektrik enerjisine dönüştürüldüğü yerdir. Hidroelektrik santralarda özellikle bakımından aşağıdaki tipleştirmeler yapılabilir:

Düşülerine Göre
Orta düşülü santrallar: Düşü 15-50 metre arasında
Yüksek düşülü santrallar: Düşü 50 metreden büyük

Ürettikleri Enerjinin Karakter ve Değerine Göre
Baz santrallar: Devamlı olarak enerji üreten santrallar
Pik santrallar: Enerjinin en çok ihtiyaç duyulduğu sürede çalışan santrallardır.
Alçak düşülü santrallar: Düşü 15 metreden az

Kapasitelerine Göre
Küçük kapasiteli: 99 kW'a kadar
Düşük kapasiteli: 100-999 kW arası
Orta kapasiteli: 1000-9999 kW arası
Yüksek kapasiteli: 10 000 kW ve daha fazla

Yapılarına Göre
Yeraltı santralı
Yarı gömülü ve batık santral
Yerüstü santralı

Depolama Özelliklerine Göre
Deposuz santrallar: Bunlar doğrudan doğruya nehir veya kanal üzerinde kurulmuştur. Su depoları (gölleri) olmadığından akan suyun enerjisini elektriğe çevirirler. Memleketimizde Erzincan Girlevik Santralı bu tip santrallara örnek olarak gösterilebilir; Nehir Santralları ve Kanal Santralları olmak üzere ikiye ayrılır.

Doğal veya yapay su deposu (gölü) olan santrallar: Bu tip santrallarda suyun depolanması esastır. Genellikle su rejimlerinin düzensiz olduğu akarsularda suyun depolanması zorunluluk haline gelmekte ve böylece bütün yıl boyunda düzenli olarak elektrik enerjisi üretilmektedir. Bu tip santrala örnek Keban Hidroelektrik Santralıdır. "Baraj Santralları" ve "Pompaj Rezervuarlı Santrallar" (Bu santrallar, enerjiye ihtiyaç azaldığı saatlerde şebekeden aldıkları enerji ile pompa olarak çalışarak su basarlar. Günün enerjiye en çok ihtiyaç olduğu saatlerde birikmiş suyu türbinleyerek enerji üretirler) olmak üzere ikiye ayrılır.

Barajlar

Barajlar, genellikle dağların arasına, nehir sularının yolunu keserek arkasında göl oluşturmak amacıyla inşa edilirler. Barajlar nehir sularını kontrol için yapılırlar. Barajlar toprak dolgu, kaya dolgu veya beton olabilirler.

Dağlardan gelen nehir suları aşağı doğru akıp gider, bir deniz veya göle ulaşırlar. Yada yer altına sızıp kaynakları ve kuyuları beslerler. Seyahatleri esnasında nehirler şehirlere, köylere, fabrikalara ve çiftliklere su sağlarlar. Ancak akarsuların taşıdığı su her yıl yada yılın her mevsimi aynı miktarda değildir. Bazı kurak geçen yıllarda bazı akarsular tamamen kuruyabilir yada bazı ıslak yıllarda akarsular yatağına sığmayarak taşabilir. Aynı şekilde yılın farklı mevsimlerinde farklı miktarda su gelebilir. Yazın suya en fazla ihtiyaç duyulan zamanda nehirlerde su miktarı çok azalabilir. ve kışın, suya fazla ihtiyaç duyulmayan mevsimde nehirler çok miktarda su taşıyabilir. O halde nehirlerin taşıdığı suyu tutmanın bir yolu olmalı.

Fakat bu su akıp giderken nasıl tutacaksınız? Barajlarla... Bu dev bariyerler nehir sularını tutarlar. Arkalarında oluşan gölde tuttukları suyu biriktirirler. İhtiyaç duyulmayan zamanda gelen fazla suyu tutar ve ihtiyaç duyulan zamanda onu insanın hizmetine sunarlar. İnsan bu suyla içme, kullanma ihtiyacını karşılayabilir veya bitkileri sulamak için kullanır. Bitkilerin büyümesi için kökleri ile topraktan su almaları gerekir yoksa solarlar. Bitkinin kök bölgesine ihtiyaç duyduğu suyu, ihtiyaç duyduğu zamanda, ihtiyaç duyduğu miktarda vermeye sulama denir. Barajlar aynı zamanda elektrik üretir ve bizleri taşkından korur. Barajların göllerinde biriken ve yükselerek potansiyel enerji kazanan suların bu enerjisi önce kinetik enerjiye sonra da elektrik enerjisine çevrilir.

İnsanlar nehirler üzerine pek çok sebepten baraj inşa ederler: arazilerini taşkından korumak için, sulama yapmak için, enerji üretmek için, nehir yataklarını değiştirmek için, yapay göller oluşturmak için ve su seviyesini yükseltip teknelerle ulaşım sağlamak için... Ne için inşa edildikleri önemli olmaksızın bütün barajlar büyük miktardaki suyu tutacak kadar sağlam olmalıdır.

Baraj yapıldıktan sonra binlerce hektar alan, bu alanda yaşayan bitki ve hayvanlar suların yükselmesinden etkilenirler. Göl alanında yaşayan insanlar başka yerlere taşınmak zorunda kalırlar.

Fakat bunun sonucunda insanlar balıkçılık, yüzme, su kayağı, tekne gezileri için bir göle sahip olurlar. Enerji üretirler, içme-kullanma ve sulama suyu sağlarlar.  Ayrıca bununla birlikte nehirlerden gelen sular suyun yetersiz olduğu zamanlarda kullanmak ve taşkınlarda fazla gelen suyu kontrol etmek için barajların göl alanlarında toplanırlar.

Dipsavak: Gerekli hallerde barajı tamamen boşaltmak, dolusavak kapasitesini azaltmak, akarsu mansabına bırakılacak suyu salmak amacıyla yapılan hidrolik yapıdır.

Dolusavak: Acil durumlarda barajın yıkılmaması için fazla suyu dışarı bırakacak şekilde tasarlanmış kapaklı veya kontrolsüz yapılardır. Barajların su tahliye sistemlerine verilen isim. Büyük kapaklar ve bırakılan suyun düzgün bir şekilde nehre ulaşması için yapılan uzun ve büyük su yolundan ibarettir. Suyu çok yüksekten bıraktığı için uçlarına enerji kırıcı havuzlar yaparlar.

Hidrolik Güç

Yeniden kazanılan enerji kaynaklarından biri olan hidrolik enerji (Hidro su demektir.) en çok kullanılanıdır. En eski enerji kaynaklarından biridir. İlk olarak binlerce yıl önce insanlar akan sudan faydalanarak tahta bir tekeri çevirip tahıl öğütmüşlerdir.

Hidrolik enerji kaynağı sudur. Bu nedenle hidroelektrik santrallar bir su kaynağı üzerinde olmak zorundadır. Elektriği uzun mesafelere ileten teknoloji bulunduktan sonra hidrolik enerji daha da çok kullanılır olmuştur.

Hidroelektrik santrallar akan suyun gücünü elektriğe dönüştürürler. Akan su içindeki enerji miktarını suyun akış veya düşüş hızı tayin eder. Büyük bir nehirde akan su büyük miktarda enerji taşımaktadır. Ya da su çok yüksek bir noktadan düşürüldüğünde de yine yüksek miktarda enerji elde edilir. Her iki yolla da  kanal yada borular içine alınan su, türbinlere doğru akar, elektrik üretimi için pervane gibi kolları olan türbinlerin dönmesini sağlar. Türbinler jeneratörlere bağlıdır ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler.

Avantaj ve Dezavatajları

Çoğu kişi hidrolik enerjiyi yakıtlardan elde edilen termik enerjiye nazaran daha ideal bir enerji olarak görmektedir. Termik enerjinin atık maddeleri vardır. Ama hidrolik enerji atık madde üretmez. Yani ne suyu ne de havayı kirletmez. Ancak doğal çevreyi etkilediği konusunda eleştiriler vardır. Örneğin: somon balıkları üremek için nehir yukarı yüzmek zorundadır. Ama barajlar onların yolunu kesmektedir.

Ancak baraj gölleri çevreyi olumlu olarak da etkilerler. Eskiden göl alanı çöl olan bölgelerde baraj sayesinde yağmur yağmaya başlamakta, bitki ve hayvan çeşitliliği artmaktadır.

Hidrolik güç yeniden kazanılabilir enerji kaynağıdır. Suyun hareketi bir çevrim içinde devamlıdır. Su göl ve denizlerden buharlaşır, bulutları oluşturur. Kar ve yağmur olarak yeryüzüne geri döner. Su tekrar nehirlere deniz ve göllere akar. Bu çevrim güneş sayesinde olur.

Hidrolik güçten enerji üretmek temiz, verimli ve etkili bir yoldur. Hidroelektrik santralların sisteminden geçen suların kalite ve miktarında değişiklik olmaz.

Türkiyedeki barajların yaklaşık dörtte biri elektrik enerjisi üretmektedir. Türkiye'de hidroelektrik enerji üretimini arttıracak yapım aşamasında yeni pek çok proje vardır ve şu an işletilmekte olan toplam 125 adet hidroelektrik santral vardır.

Ayrıca sitemizde bulunan bir baraj taşkın videosunu buradan indirip seyredebilirsiniz. Barajların sel taşkınlarını önlemekteki gerekliliğini bu çekimde görebilirsiniz.


Termik Enerji Santralleri

Termik santraller katı, sıvı ve gaz halindeki yakıtlarda var olan kimyasal enerjiyi ısı enerjisine, ısı enerjisini hareket (Kinetik) enerjisine, hareket enerjisinide elektrik enerjisine dönüştüren tesislerdir. Kısaca termik santrallar kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştüğü tesislerdir.

Termik santrallerin en karmaşık yapıya sahip olanları Buhar Santrallarıdır. Daha basit yapılardaki Gaz Türbinleri diğer bir Termik Santral örneğidir. Bu iki termik santralın bir araya getirilmiş halinede Kombina Çevrim Santralları adı verilmektedir. Kullandıkları yakıtlara göre Türkiyede başlıca elektrik santralları;

Katı Yakıta Linyit ve Taş Kömürünü: % 23,48
Sıvı Yakıta fuel-oil ve motorini: % 7,65
Gaz yakıta Doğal gazı göstermek mümkündür: % 35,53
Bir diğeride Jeotermal (Yeraltı Buhar Santralı): % 0,04 ile elektrik enerjisinin üretimine katkısı ile toplam % 66,7 yaparak bu da gösteriyor ki elektrik enerjisi üretimimizin yarıdan fazlasını Termik Santrallar tarafından üretilmektedir. Ama bu da ülkemiz için iyi bir rakam mıdır sorgulamak lazım. Bu yüzden ülkemizde yenilenebilir enerjiye yoğunlaşılması gerekir.

 

Nükleer Enerji Santralleri

Atom çekirdeklerinin parçalanması sonucunda büyük bir enerji açığa çıkmaktadır. Ağır atom çekirdeklerinin nötronlarla bombardımanı sonucunda bu çekirdeklerin parçalanması sağlanabilir; bu tepkimeye "fisyon" adı verilmektedir. Her bir parçalanma tepkimesi sonucunda açığa fisyon ürünleri, enerji ve 2-3 adet de nötron çıkmaktadır.

Uygun şekilde tasarlanan bir sistemde tepkime sonucu açığa çıkan nötronlar da kullanılarak parçalanma tepkimesinin sürekliliği sağlanabilir (zincirleme tepkime). Bunun haricinde hafif atom çekirdeklerinin birleşme tepkimeleri de büyük bir enerjinin açığa çıkmasına sebep olmaktadır. Bu birleşme tepkimesine "füzyon" adı verilmektedir. Bu tepkimenin sağlanabilmesi için atom çekirdeğinde bulunan artı yüklerin birbirini itmesinden kaynaklanan kuvvetin yenilmesi gereklidir. Bu nedenle çok yüksek sıcaklığa çıkılan sistemler kullanılmaktadır. Çok yüksek sıcaklıkta yüksek enerjiye ulaşan atom çekirdeklerinin çarpışması ile füzyon tepkimesi sağlanabilmektedir. Fisyon ve füzyon tepkimeleri ile elde edilen enerjiye "çekirdek enerjisi" veya "nükleer enerji" adı verilmektedir.

Nükleer reaktörler nükleer enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Temel olarak fisyon sonucu açığa çıkan nükleer enerji nükleer yakıt ve diğer malzemeler içerisinde ısı enerjisine dönüşür. Bu ısı enerjisi bir soğutucu vasıtasıyla çekilerek bazı sistemlerde doğrudan bazı sistemlerde ise ısı enerjisini başka bir taşıyıcı ortama aktararak türbin sisteminde kinetik enerjiye ve daha sonra da jeneratör sisteminde elektrik enerjisine dönüştürülür. Malzemelerin çok çeşitli fiziksel, kimyasal ve nükleer özellikleri sebebiyle pek çok değişik nükleer reaktör tasarımı mevcuttur. Aşağıdaki şekilde bir Basınçlı Su Reaktörünün basit şeması verilmiştir. Bu tasarımda reaktör kalbindeki yakıtlardan ısı enerjisi basınç altında tutularak kaynaması engellenen su ile çekilmektedir. Çekilen ısı enerjisi buhar üreteçlerinde ikinci devredeki suya aktarılmakta böylece üretilen buhar ile türbin-jeneratör sistemi döndürülerek elektrik enerjisi üretilmektedir.

Henüz ülkemizde bir nükleer santral bulunmamaktadır. Çeşitli girişimler yapılmasına rağmen çıkan tepkiler nedeniyle nükleer santral çalışmaları ertelenmiştir.