Doğal nehirlerde, su yukarıdan aşağıya doğru akar, tortuyla karışır ve genellikle nehir yatağını ve kıyı yamaçlarını yıkar, bu da suda gizli belirli bir miktarda enerji olduğunu gösterir. Doğal koşullar altında, bu potansiyel enerji, tortuyu temizleme, itme ve sürtünme direncini aşmada tüketilir. Bir su türbini aracılığıyla sabit bir su akışı sağlamak için bazı binalar inşa edersek ve gerekli bazı ekipmanları yerleştirirsek, su türbini, sürekli dönebilen bir yel değirmeni gibi su akımıyla çalıştırılacak ve su enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülecektir. Su türbini jeneratörü birlikte döndürmek için çalıştırdığında, elektrik üretebilir ve su enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür. Bu, hidroelektrik enerji üretiminin temel ilkesidir. Su türbinleri ve jeneratörleri, hidroelektrik enerji üretimi için en temel ekipmanlardır. Hidroelektrik enerji üretimi hakkında az bilgi sahibi olmanıza izin verin, size kısa bir giriş yapayım.
1. Hidroelektrik ve su akış gücü
Bir hidroelektrik santralinin tasarımında, santralin ölçeğini belirlemek için santralin güç üretim kapasitesini bilmek gerekir. Hidroelektrik güç üretiminin temel prensiplerine göre, bir santralin güç üretim kapasitesinin, akımın yapabileceği iş miktarı tarafından belirlendiğini görmek zor değildir. Suyun belirli bir zaman diliminde yapabileceği toplam işe su enerjisi, birim zamanda (saniye) yapılabilecek işe ise akım gücü diyoruz. Açıkçası, su akışının gücü ne kadar büyükse, santralin güç üretim kapasitesi de o kadar büyük olur. Bu nedenle, santralin güç üretim kapasitesini bilmek için önce su akış gücünü hesaplamalıyız. Nehirdeki su akış gücü bu şekilde hesaplanabilir, nehrin belirli bir bölümündeki su yüzeyi düşümünün H (metre) ve nehrin kesitinden birim zamanda (saniye) geçen H su hacminin Q (metreküp/saniye) olduğu varsayıldığında, akış kesit gücü suyun ağırlığı ile düşüş ağırlığının çarpımına eşittir. Açıkça, su düşüşü ne kadar yüksekse, akış o kadar büyük olur ve su akış gücü de o kadar büyük olur.
2. Hidroelektrik santrallerinin çıktısı
Belirli bir basınç ve akış altında, bir hidroelektrik santralinin üretebileceği elektriğe hidroelektrik çıktısı denir. Açıkçası, çıkış gücü türbinden geçen su akışının gücüne bağlıdır. Su enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme sürecinde, su, yukarıdan aşağıya doğru yol boyunca nehir yataklarının veya binaların direncini aşmalıdır. Su türbinleri, jeneratörler ve iletim ekipmanları da çalışma sırasında birçok direnci aşmalıdır. Direnci aşmak için iş yapılmalı ve kaçınılmaz olan su akış gücü tüketilecektir. Bu nedenle, elektrik üretmek için kullanılabilen su akış gücü, formülle elde edilen değerden küçüktür, yani hidroelektrik santralinin çıktısı, su akış gücünün 1'den küçük bir faktörle çarpımına eşit olmalıdır. Bu katsayıya ayrıca bir hidroelektrik santralinin verimliliği de denir.
Bir hidroelektrik santralinin verimliliğinin belirli değeri, suyun binadan ve su türbininden, iletim ekipmanından, jeneratörden vb. aktığında meydana gelen enerji kaybı miktarıyla ilgilidir, kayıp ne kadar büyükse verimlilik o kadar düşüktür. Küçük bir hidroelektrik santralinde, bu kayıpların toplamı su akışının gücünün yaklaşık %25-40'ını oluşturur. Yani, 100 kilovat elektrik üretebilecek su akışı hidroelektrik santraline girer ve jeneratör sadece 60 ila 75 kilovat elektrik üretebilir, bu nedenle hidroelektrik santralinin verimliliği %60~75'e eşdeğerdir.
Önceki girişten görülebileceği gibi, santralin debisi ve su seviyesi farkı sabit olduğunda santralin güç çıkışı verimliliğe bağlıdır. Uygulama, hidrolik türbinlerin, jeneratörlerin ve iletim ekipmanlarının performansına ek olarak, hidroelektrik santrallerinin verimliliğini etkileyen diğer faktörlerin, örneğin bina inşaatının ve ekipman kurulumunun kalitesi, işletme ve yönetim kalitesi ve hidroelektrik santralinin tasarımının doğru olup olmadığı gibi faktörlerin de hidroelektrik santralinin verimliliğini etkilediğini kanıtlamıştır. Elbette, bu etki eden faktörlerin bazıları birincil, bazıları ikincildir ve belirli koşullar altında birincil ve ikincil faktörler de birbirine dönüşecektir.
Ancak etken ne olursa olsun, belirleyici etken insanların nesne olmaması, makinelerin insanlar tarafından kontrol edilmesi ve teknolojinin düşünce tarafından yönetilmesidir. Bu nedenle, hidroelektrik santrallerinin tasarımında, inşasında ve ekipman seçiminde, insanların öznel rolüne tam anlamıyla yer vermek ve su akışındaki enerji kaybını mümkün olduğunca en aza indirmek için teknolojide mükemmelliğe ulaşmak için çabalamak gerekir. Bu, su düşüşünün kendisinin nispeten düşük olduğu bazı hidroelektrik santralleri içindir. Özellikle önemlidir. Aynı zamanda, hidroelektrik santrallerinin işletimini ve yönetimini etkili bir şekilde güçlendirmek, böylece santrallerin verimliliğini artırmak, su kaynaklarından tam olarak yararlanmak ve küçük hidroelektrik santrallerinin daha büyük bir rol oynamasını sağlamak gerekir.
Gönderi zamanı: 09-Haz-2021
