Hidroelektrik santrallar nasıl çalışır?

Dünya üzerindeki elektriğin %24” ü hidroelektrik santralleri tarafından üretilir. Dünyadaki tüm hidroelekrik santralleri toplam 3.6 milyar varil petrole eşit 675.000 megawatt enerji üretirler. Sadece Amerika” da 2000 hidroelektrik santrali vardır.Bu makalede hidroelektrik santrallerde sudan nasıl elektrik elde edildiği incelenecektir.

Suyun Gücü
Akıp giden bir nehir izlendiğinde içinde taşıdığı gücü hayal etmek zor olabilir. Ancak akarsular önemli miktarda enerji barındırırlar. Zaman zaman meydana gelen sellerden suyun ne büyük bir güce sahip olduğunu gözümüzde canlandırabiliriz.
Hidroelektrik santralleri sudaki enerjiyi toplayıp elektriğe dönüştürmek için basit bir mekanik yapı kullanır. Bu yapı basitçe şöyle gerçekleşir :
Su bir set doğru yönlendirilip buradan akıtılır. Akan su türbinleri döndürür, türbinler dönmeye başlayınca buna bağlı olan generatorde dönmeye başlar ve elektrik üretilir.

Aşağıda bir hidroelektrik santralin temel bileşenleri incelenmiştir.
Set : Birçok hidroelektrik santrallerinde suyu arkasında tutan bir set vardır. Bu set gerisinde geniş bir rezervuar alanı oluşturur. Bu rezervuar alanı genellikle yapay göl olarak kullanılır.
Giriş : Setteki kapak açıldığında su yerçekimi nedeniyle su oluğuna yönlenir. Su borusundan geçen su türbinlere ulaşır. Borudan geçen su bir basınca ve hıza sahip olur.
Türbin : Su, türbinin geniş pervanelerine vurduğunda pervaneler dönmeye başlar. Bu türbinin mili aynı zamanda generatöre bağlıdır. En yaygın hidroelektrik türbini Francis Türbinidir. Bu türbin büyük bir disk ve eğimli pervanelerden oluşur. Türbinler genelde türüne ve büyüklüğüne göre değişmekle birlikte 172 ağırlığı taşıyabilir ve dakikada 90 devir dönebilir.

Generatör : Türbin pervaneleri döndüğünde, türbin miline bağlı generatörün dev mıknatıslarıda dönmeye başlayacaktır. Dönen bu dev mıknatıslar bakır bobinlerde alternatif akım üretilmesine sebep olacaktır.

Transformer : Güç odasındaki transformatör alternatif akımı alır ve daha yüksek bir voltaj değerine dönüştürür.

Güç Hattı : Her hidroelektrik santralinden 4 tel çıkışı vardır. Bunların 3 teli faz geri kalan bir tel ise topraktır.

Taşma odası : Türbinleri döndüren su buradan geçerek nehirdeki akışına devam eder.

Rezervuardaki su potansiyel enerji olarak tanımlanabilir. Kapaklar açıldığında su akmaya başlayacağından potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. Üretilecek enerji kapasitesi bir çok faktöre bağlıdır. Bunlardan birisi akan su miktarı, diğeri ise su basıncıdır. Su basıncı su yüzeyiyle türbinler arasındaki mesafeyi belirtir. Su basıncı ve su akışı arttığında üretilen elektrik miktarı artacaktır.

Geri Depolamalı Hidroelektrik Santraller
Bu santraller klasik hidroelektrik santrallerinden farklı olarak üst ve alt rezervuar olmak üzere iki rezervuara sahiptir. Klasik hidroelektrik santrallerinde rezervuardan akan su türbini döndürdükten sonra nehire karışıp yoluna devam etmektedir. Geri depolamalı hidroelektrik santrallerinde su bir alt rezervuarda toplanılır ve elektrik motorlarıla ihtiyaç duyulduğunda tekrar üstteki rezervuara pompalanır.

Generator
Hidroelektrik santralinin kalbi jeneratörüdür. Birçok hidroelektrik santrali birden fazla jeneratör barındırır.

Jeneratörler prensip olarak bir bobin içinde dönen mıknatısların bobin üzerindeki elektronları harekete geçirmesi sonucu elektrik akımı oluşturur. Jeneratörler temel olarak şu parçalardan oluşur:
– Mil
– Uyarıcı
– Rotor
– Stator

Türbin döndüğünde uyarıcı rotora elektrik akımı gönderir. Rotor bir sıra halinde dizilmiş elektromıknatıslardan oluşur. Bu elektromıknatıslar bakır telle sarılmış stator olarak isimlendirilen bobinlerin arasında bulunur. Elektromıknatısların dönme hareketi bobinler üzerinde elektrik akımı oluşmasını sağlar.

Hidrolojik Döngü
Hidrolojik döngü hidroelektrik santralleri için hayati öneme sahiptir. Eğer yağış miktarlarında bir azalma meydana gelirse santralde daha az su toplanacak buda daha az enerji elde edilebilmesine sebep olacaktır. Aşağıda hidrolojik döngü incelenmiştir.

1- Güneş, okyanus ve denizleri ısıtır.
2- Güneşle ısınan su buharlaşır ve gökyüzüne yükselir.
3- Su buharı soğuktur ve yoğunlaşarak su damlacığı haline gelir. Bu su damlacıkları bulutları oluşturur.
4- Eğer yeterince yoğunlaşma olursa bu damlacıklar ağırlaşır ve bulutları taşıyamayacağı düzeye ulaşır. Bu durumda bu damlacıkları yağmur veya kar olarak yeryüzüne düşer.
5- Yeryüzüne düşen yağmurun bir kısmı yeraltında depolanırken bir kısmıda nehirlere karışarakk tekrar okyanus ve denizlere ulaşır.

İlginç Bir Proje : Hidroelektrik Ayakkabı
Hidroelektriğin temel prensibi hareket halindeki bir akışkanın türbin pervanelerini döndürmesidir. Klasik kullanımda orta büyüklükte bir nehir üzerine büyük bir baraj kurularak hidroelektrik güçten yararlanılır. Ancak gelişen teknoloji ile beraber hidroelektrik gücü daha ufak boyutlu sistemlerden elde etmekte mümkün olabilmektedir.

Yürümenin çok temel bir prensibi vardır. Yürüme boyunca topuk yerdeyken parmak yukarıda, parmaklar yukarıydayken topuk aşağıdadır. Yürüme esnasında kullanılan hareket enerjisini toplamak için hidroelektrik ayakkabı düşüncesi Kanadalı araştırmacı Robert Komarechka uygulamaya geçirilmiştir. Hidroelektrik ayakkabının 5 temel parçası vardır :
Akışkan : Sistem elektriksel olarak iletken bir akışkan kullanmaktadır.
Akışkan Kesesi : Bir kese topukta diğer kese ise ayakkabının parmak bölümünde bulunmaktadır.
Kablo Kanalları : Kablo kanalları herbir keseyi mikrojeneratöre bağlar.
Turbin : Su tabanda ileri geri hareket ettiğinde türbini hareket ettirecektir.
Mikrojeneratör : Jeneratör iki sıvı dolu kesenin arasında bulunmaktadır ve bir rüzgargülü rotoru içerir. Bu rotor mili harekete geçirir ve jeneratörü çalıştırır.

Kişi yürüdüğünde ayak topuğunda bulunan kesenin içindeki sıvı kablo kanalına baskı uygulayacak ve generatör modülüne akması sağlanacaktır. Kişi yürümeye devam ettiğinde topuk kaldırılacak ve aşağı doğru olan basınç ters yöne doğru olacaktır. Akışkanın bu hareketi rotoru döndürecek ve elektrik enerjisi elde edilecektir. Harici bir soketle bu enerjiden çıkış alınıp cep telefonu, radyo, cd oynatıcı gibi taşınabilir cihazların enerji ihtiyacı karşılanabilir.

NOT : bu makale Türksan bayileri, müşterileri ve ziyaretçileri için genel bilgi mahiyetinde hazırlanmıştır. Hidorelektrik santallar konusunda şu anda ithalat, ihracat, imalat, toptan satı, perakende satış, montaj, servis, destek vb. çalışmamaız yoktur.