1. Su enerjisi kaynakları
İnsanlığın gelişimi ve hidroelektrik kaynaklarının kullanımı tarihi, antik çağlara kadar uzanmaktadır. Çin Halk Cumhuriyeti Yenilenebilir Enerji Kanunu Yorumu'na (Ulusal Halk Kongresi Daimi Komitesi Hukuk Çalışma Komitesi tarafından düzenlenmiştir) göre, su enerjisinin tanımı şöyledir: Rüzgar ve güneşin ısısı suyun buharlaşmasına neden olur, su buharı yağmur ve karı oluşturur, yağmur ve karın düşmesi nehirleri ve akarsuları oluşturur ve suyun akışı enerji üretir; buna su enerjisi denir.
Günümüzdeki hidroelektrik enerji kaynaklarının geliştirilmesi ve kullanımının temel içeriği, su gücü kaynakları, hidrolik enerji kaynakları ve hidroelektrik enerji kaynakları gibi kavramların eş anlamlı olarak kullanılmasıdır. Ancak gerçekte, hidroelektrik enerji kaynakları, hidrotermal enerji kaynakları, hidro enerji kaynakları ve deniz suyu enerji kaynakları gibi geniş bir yelpazeyi kapsamaktadır.
(1) Su ve termal enerji kaynakları
Su ve termal enerji kaynakları genellikle doğal sıcak su kaynakları olarak bilinir. Antik çağlarda insanlar, hamam inşa etmek, yıkanmak, hastalıkları tedavi etmek ve egzersiz yapmak için doğal sıcak su kaynaklarının su ve ısı kaynaklarını doğrudan kullanmaya başladılar. Modern insanlar da su ve termal enerji kaynaklarını elektrik üretimi ve ısıtma için kullanmaktadır. Örneğin İzlanda, 2003 yılında 7,08 milyar kilovat saat hidroelektrik enerji üretimi gerçekleştirmiş olup, bunun 1,41 milyar kilovat saati jeotermal enerji (yani su termal enerji kaynakları) kullanılarak üretilmiştir. Ülke sakinlerinin %86'sı ısıtma için jeotermal enerji (su termal enerji kaynakları) kullanmaktadır. Xizang'da kurulu 25.000 kilovat kapasiteli Yangbajing enerji santrali de jeotermal (su ve ısı enerji kaynakları) kullanarak elektrik üretmektedir. Uzmanların tahminine göre, Çin'de her yıl yaklaşık 100 metre derinlikteki topraktan toplanabilen düşük sıcaklık enerjisi (yeraltı suyunu ortam olarak kullanarak) 150 milyar kilovata ulaşabilir. Şu anda Çin'de jeotermal enerji üretiminin kurulu kapasitesi 35300 kilovattır.
(2) Hidrolik enerji kaynakları
Hidrolik enerji, suyun kinetik ve potansiyel enerjisini içerir. Antik Çin'de, çalkantılı nehirlerin, şelalelerin ve çağlayanların hidrolik enerji kaynakları, su çarkları, su değirmenleri ve su sulama, tahıl işleme ve pirinç kabuğu soyma gibi makinelerin yapımında yaygın olarak kullanılmıştır. 1830'larda, Avrupa'da un değirmenleri, pamuk fabrikaları ve madencilik gibi büyük ölçekli endüstrilere güç sağlamak için hidrolik santraller geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Su kaldırma ve sulama için santrifüj kuvveti üretmek üzere santrifüj su pompalarını doğrudan çalıştıran modern su türbinleri ve su akışını kullanarak su darbesi basıncı üreten ve su kaldırma ve sulama için yüksek su basıncı oluşturan su darbesi pompa istasyonları, su enerjisi kaynaklarının doğrudan geliştirilmesi ve kullanılmasıdır.
(3) Hidroelektrik enerji kaynakları
1880'lerde elektriğin keşfedilmesiyle birlikte, elektromanyetik teoriye dayalı elektrik motorları üretildi ve hidroelektrik santrallerinin hidrolik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürüp kullanıcılara ulaştırmak için hidroelektrik santralleri inşa edildi; bu da hidroelektrik enerji kaynaklarının yoğun bir şekilde geliştirildiği ve kullanıldığı bir dönemi başlattı.
Burada bahsettiğimiz hidroelektrik enerji kaynakları genellikle hidroelektrik enerji kaynakları olarak adlandırılır. Nehir suyu kaynaklarına ek olarak, okyanus da muazzam miktarda gelgit, dalga, tuz ve sıcaklık enerjisi içerir. Küresel okyanus hidroelektrik enerji kaynaklarının 76 milyar kilovat olduğu tahmin edilmektedir; bu, karasal nehir hidroelektrik enerji kaynaklarının teorik rezervlerinin 15 katından fazladır. Bunların arasında gelgit enerjisi 3 milyar kilovat, dalga enerjisi 3 milyar kilovat, sıcaklık farkı enerjisi 40 milyar kilovat ve tuz farkı enerjisi 30 milyar kilovattır. Şu anda, deniz hidroelektrik enerji kaynaklarının insanlar tarafından büyük ölçekte kullanılmasında yalnızca gelgit enerjisinin geliştirme ve kullanım teknolojisi pratik bir aşamaya ulaşmıştır. Diğer enerji kaynaklarının geliştirilmesi ve kullanımı, teknik ve ekonomik fizibilitede çığır açıcı sonuçlar elde etmek ve pratik geliştirme ve kullanıma ulaşmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç duymaktadır. Genellikle bahsettiğimiz okyanus enerjisinin geliştirilmesi ve kullanımı esas olarak gelgit enerjisinin geliştirilmesi ve kullanımıdır. Ay ve Güneş'in Dünya'nın deniz yüzeyine olan çekim kuvveti, okyanus gelgitleri olarak bilinen periyodik su seviyesi dalgalanmalarına neden olur. Deniz suyunun dalgalanması gelgit enerjisini oluşturur. Prensip olarak, gelgit enerjisi, gelgit seviyelerinin dalgalanmasıyla üretilen mekanik bir enerjidir.
Gelgit değirmenleri 11. yüzyılda ortaya çıktı ve 20. yüzyılın başlarında Almanya ve Fransa küçük gelgit enerji santralleri inşa etmeye başladı.
Dünya genelindeki kullanılabilir gelgit enerjisinin 1 milyar ile 1,1 milyar kilovat arasında olduğu ve yıllık yaklaşık 1240 milyar kilovat saat enerji üretimi sağladığı tahmin edilmektedir. Çin'in kullanılabilir gelgit enerjisi kaynaklarının kurulu kapasitesi 21,58 milyon kilovat ve yıllık enerji üretimi 30 milyar kilovat saattir.
Şu anda dünyanın en büyük gelgit enerji santrali, 240.000 kilovat kurulu kapasiteye sahip Fransa'daki Rennes gelgit enerji santralidir. Çin'deki ilk gelgit enerji santrali olan Guangdong'daki Jizhou Gelgit Enerji Santrali, 1958 yılında 40 kilovat kurulu kapasiteyle inşa edilmiştir. 1985 yılında inşa edilen Zhejiang Jiangxia Gelgit Enerji Santrali ise toplam 3200 kilovat kurulu kapasiteyle dünyada üçüncü sırada yer almaktadır.
Ayrıca, Çin okyanuslarında dalga enerjisi rezervleri yaklaşık 12,85 milyon kilovat, gelgit enerjisi yaklaşık 13,94 milyon kilovat, tuz farkı enerjisi yaklaşık 125 milyon kilovat ve sıcaklık farkı enerjisi yaklaşık 1,321 milyar kilovattır. Özetle, Çin'deki toplam okyanus enerjisi yaklaşık 1,5 milyar kilovattır; bu da karadaki nehir hidroelektrik enerjisinin teorik rezervi olan 694 milyon kilovatın iki katından fazladır ve geliştirme ve kullanım açısından geniş bir potansiyele sahiptir. Günümüzde, dünyanın dört bir yanındaki ülkeler, okyanusta gizli olan muazzam enerji kaynaklarını geliştirmek ve kullanmak için teknolojik yaklaşımlar üzerinde yoğun yatırımlar yapmaktadır.
2. Hidroelektrik enerji kaynakları
Hidroelektrik enerji kaynakları genel olarak, nehir suyunun potansiyel ve kinetik enerjisinin iş üretmek ve hidroelektrik jeneratörlerinin dönmesini sağlamak için kullanılması anlamına gelir. Kömür, petrol, doğal gaz ve nükleer enerji üretimi yenilenebilir olmayan yakıt kaynaklarının tüketimini gerektirirken, hidroelektrik enerji üretimi su kaynaklarını tüketmez, bunun yerine nehir akışının enerjisini kullanır.
(1) Küresel Hidroelektrik Enerji Kaynakları
Dünya genelindeki nehirlerdeki toplam hidroelektrik kaynak rezervi 5,05 milyar kilovattır ve yıllık enerji üretimi 44,28 trilyon kilovat saate kadar ulaşmaktadır; teknik olarak işletilebilir hidroelektrik kaynakları ise 2,26 milyar kilovattır ve yıllık enerji üretimi 9,8 trilyon kilovat saate ulaşabilir.
1878'de Fransa, 25 kilovat kurulu kapasiteye sahip dünyanın ilk hidroelektrik santralini inşa etti. Bugüne kadar dünya genelinde kurulu hidroelektrik kapasitesi 760 milyon kilovatı aşmış olup, yıllık enerji üretimi 3 trilyon kilovat saate ulaşmıştır.
(2) Çin'in hidroelektrik kaynakları
Çin, dünyanın en zengin hidroelektrik enerji kaynaklarına sahip ülkelerinden biridir. Hidroelektrik kaynaklarına ilişkin son araştırmaya göre, Çin'deki nehir suyu enerjisinin teorik rezervleri 694 milyon kilovat, yıllık teorik enerji üretimi ise 6,08 trilyon kilovat saattir ve bu da teorik rezervler açısından dünyada birinci sırada yer almasını sağlamaktadır. Çin'in hidroelektrik kaynaklarının teknik olarak işletilebilir kapasitesi 542 milyon kilovat, yıllık enerji üretimi ise 2,47 trilyon kilovat saattir; ekonomik olarak işletilebilir kapasitesi ise 402 milyon kilovat, yıllık enerji üretimi ise 1,75 trilyon kilovat saattir ve her iki rakam da dünyada birinci sırada yer almaktadır.
Temmuz 1905'te, Çin'in ilk hidroelektrik santrali olan Tayvan Eyaleti'ndeki Guishan Hidroelektrik Santrali, 500 kVA kurulu kapasiteyle inşa edildi. 1912'de, Çin anakarasındaki ilk hidroelektrik santrali olan Yunnan Eyaleti, Kunming'deki Shilongba Hidroelektrik Santrali, 480 kilovat kurulu kapasiteyle elektrik üretimine başladı. 1949'da ülkenin hidroelektrik kurulu kapasitesi 163.000 kilovattı; 1999 yılının sonuna kadar bu rakam 72,97 milyon kilovata ulaşarak Amerika Birleşik Devletleri'nden sonra ikinci ve dünyada ikinci sıraya yerleşti; 2005 yılına gelindiğinde, Çin'deki toplam hidroelektrik kurulu kapasitesi 115 milyon kilovata ulaşarak dünyada birinci sıraya yerleşti ve ulusal enerji sektörünün kullanılabilir hidroelektrik kapasitesinin %14,4'ünü ve toplam kurulu kapasitesinin %20'sini oluşturdu.
(3) Hidroelektrik Enerjinin Özellikleri
Hidroelektrik enerji, doğanın hidrolojik döngüsüyle tekrar tekrar yenilenir ve insanlar tarafından sürekli olarak kullanılabilir. İnsanlar, hidroelektrik enerjinin yenilenebilirliğini tanımlamak için sıklıkla 'tükenmez' ifadesini kullanırlar.
Hidroelektrik enerji, üretim ve işletme sırasında yakıt tüketmez veya zararlı madde yaymaz. Yönetim ve işletme maliyetleri, enerji üretim maliyetleri ve çevresel etkisi termik enerji üretimine göre çok daha düşüktür; bu da onu düşük maliyetli, yeşil bir enerji kaynağı haline getirir.
Hidroelektrik enerji, iyi düzenleme performansı, hızlı devreye alma özelliği ve elektrik şebekesinin işletiminde tepe yük azaltma rolüyle öne çıkar. Hızlı ve etkili olup, acil durum ve kaza durumlarında güç kaybını azaltır ve güç kaynağı güvenliğini sağlar.
Hidroelektrik enerji ve maden enerjisi, kaynak bazlı birincil enerjiye aittir ve elektrik enerjisine dönüştürüldüğünde ikincil enerji olarak adlandırılır. Hidroelektrik enerji geliştirme, hem birincil enerji geliştirme hem de ikincil enerji üretimini aynı anda tamamlayan, birincil enerji üretimi ve ikincil enerji üretimi olmak üzere iki işlevi birden yerine getiren bir enerji kaynağıdır; tek bir enerji kaynağının çıkarılması, taşınması ve depolanması işlemine gerek duyulmaması, yakıt maliyetlerini büyük ölçüde azaltır.
Hidroelektrik santral geliştirme amacıyla baraj inşaatı, yerel bölgelerin ekolojik ortamını değiştirecektir. Bir yandan, bazı arazilerin su altında kalmasını gerektirerek göçmenlerin yer değiştirmesine yol açarken; diğer yandan, bölgenin mikro iklimini iyileştirebilir, yeni bir su ekolojik ortamı yaratabilir, organizmaların hayatta kalmasını destekleyebilir ve insan faaliyetlerinin (sel kontrolü, sulama, turizm ve denizcilik) gelişimini kolaylaştırabilir. Bu nedenle, hidroelektrik projelerinin planlanmasında, ekolojik çevre üzerindeki olumsuz etkilerin en aza indirilmesine genel olarak dikkat edilmelidir ve hidroelektrik geliştirmenin dezavantajlarına göre avantajları daha fazladır.
Hidroelektrik enerjisinin avantajları nedeniyle, dünyanın dört bir yanındaki ülkeler artık hidroelektrik geliştirilmesine öncelik veren politikalar benimsiyor. 1990'larda Brezilya'nın toplam kurulu kapasitesinin %93,2'si hidroelektrikten karşılanırken, Norveç, İsviçre, Yeni Zelanda ve Kanada gibi ülkelerde bu oran %50'nin üzerindeydi.
1990 yılında, dünyanın bazı ülkelerinde hidroelektrik enerji üretiminin kullanılabilir elektriğe oranı Fransa'da %74, İsviçre'de %72, Japonya'da %66, Paraguay'da %61, Amerika Birleşik Devletleri'nde %55, Mısır'da %54, Kanada'da %50, Brezilya'da %17,3, Hindistan'da %11 ve Çin'de %6,6 idi.
Yayın tarihi: 24 Eylül 2024
