Doğal nehirlerde, su yukarıdan aşağıya doğru tortuyla karışarak akar ve genellikle nehir yatağını ve kıyı yamaçlarını yıkar; bu da suda gizli bir enerji olduğunu gösterir. Doğal koşullar altında, bu potansiyel enerji, aşındırma, tortuyu itme ve sürtünme direncini aşmada tüketilir. Eğer bazı yapılar inşa edip gerekli ekipmanları kurarak sürekli bir su akışını bir su türbininden geçirirsek, su türbini bir yel değirmeni gibi su akımıyla sürekli olarak dönecek ve su enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülecektir. Su türbini jeneratörü birlikte döndürdüğünde elektrik üretebilir ve su enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Bu, hidroelektrik enerji üretiminin temel prensibidir. Su türbinleri ve jeneratörler, hidroelektrik enerji üretimi için en temel ekipmanlardır. Şimdi size hidroelektrik enerji üretimi hakkında kısaca bilgi vereyim.
1. Hidroelektrik ve su akışı enerjisi
Bir hidroelektrik santralinin tasarımında, santralin ölçeğini belirlemek için santralin enerji üretim kapasitesini bilmek gereklidir. Hidroelektrik enerji üretiminin temel prensiplerine göre, bir santralin enerji üretim kapasitesinin, akıntının yapabileceği iş miktarıyla belirlendiği kolayca görülebilir. Suyun belirli bir zaman diliminde yapabileceği toplam işe su enerjisi, birim zamanda (saniye) yapılabilecek işe ise akıntı gücü denir. Açıkça görüldüğü gibi, su akışının gücü ne kadar büyükse, santralin enerji üretim kapasitesi de o kadar büyük olur. Bu nedenle, santralin enerji üretim kapasitesini bilmek için öncelikle su akış gücünü hesaplamamız gerekir. Nehirdeki su akış gücü şu şekilde hesaplanabilir: Nehrin belirli bir kesitindeki su yüzeyi düşüşünün H (metre) ve nehrin kesitinden birim zamanda (saniye) geçen su hacminin Q (metreküp/saniye) olduğunu varsayarsak, akış kesitinin gücü, suyun ağırlığı ile düşüşün çarpımına eşittir. Açıkça görüldüğü gibi, su damlasının yüksekliği ne kadar fazla olursa, akış da o kadar büyük olur ve suyun akış gücü de o kadar artar.
2. Hidroelektrik santrallerinin üretimi
Belirli bir düşüş yüksekliği ve akış altında, bir hidroelektrik santralinin üretebileceği elektriğe hidroelektrik çıkışı denir. Açıkçası, çıkış gücü türbinden geçen su akışının gücüne bağlıdır. Su enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi sürecinde, su, yukarıdan aşağıya doğru akarsu yataklarının veya binaların direncini aşmak zorundadır. Su türbinleri, jeneratörler ve iletim ekipmanları da çalışma sırasında birçok direnci aşmak zorundadır. Direnci aşmak için iş yapılmalı ve su akış gücü tüketilmelidir ki bu kaçınılmazdır. Bu nedenle, elektrik üretmek için kullanılabilecek su akış gücü, formülle elde edilen değerden daha küçüktür; yani, hidroelektrik santralinin çıkışı, su akış gücünün 1'den küçük bir faktörle çarpımına eşit olmalıdır. Bu katsayıya aynı zamanda hidroelektrik santralinin verimliliği de denir.
Bir hidroelektrik santralinin verimliliğinin spesifik değeri, suyun bina ve su türbini, iletim ekipmanı, jeneratör vb. içinden akarken meydana gelen enerji kaybı miktarıyla ilgilidir; kayıp ne kadar büyükse, verimlilik o kadar düşük olur. Küçük bir hidroelektrik santralinde, bu kayıpların toplamı su akışının gücünün yaklaşık %25-40'ını oluşturur. Yani, 100 kilovat elektrik üretebilen 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 de 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 de olduğunu kanıtlamıştır; bunlar arasında bina inşaatı ve ekipman kurulumunun kalitesi, işletme ve yönetim kalitesi ve hidroelektrik santralinin tasarımının doğru olup olmaması yer almaktadır. Elbette, bu etkileyici faktörlerden bazıları birincil, bazıları ise ikincildir ve belirli koşullar altında birincil ve ikincil faktörler birbirine dönüşebilir.
Ancak, faktör ne olursa olsun, belirleyici faktör şudur: İnsanlar nesne değildir, makineler insanlar tarafından kontrol edilir ve teknoloji düşünceyle yönetilir. Bu nedenle, hidroelektrik santrallerinin tasarımında, yapımında ve ekipman seçiminde, insan varlığının öznel rolüne tam olarak yer verilmesi ve su akışının enerji kaybını mümkün olduğunca en aza indirmek için teknolojide mükemmelliğe ulaşılması gerekmektedir. Bu, su düşüşünün nispeten düşük olduğu bazı hidroelektrik santralleri için özellikle önemlidir. Aynı zamanda, santrallerin verimliliğini artırmak, su kaynaklarından tam olarak yararlanmak ve küçük hidroelektrik santrallerinin daha büyük bir rol oynamasını sağlamak için hidroelektrik santrallerinin işletme ve yönetiminin etkin bir şekilde güçlendirilmesi gerekmektedir.
Yayın tarihi: 09-06-2021
