Yenilenebilir, kirlilik yaratmayan ve temiz bir enerji kaynağı olarak hidroelektrik enerji üretimi, uzun zamandır insanlar tarafından değer görmüştür. Günümüzde, büyük ve orta ölçekli hidroelektrik santralleri dünya çapında yaygın olarak kullanılan ve nispeten olgunlaşmış yenilenebilir enerji teknolojileridir. Örneğin, Çin'deki Üç Boğaz Hidroelektrik Santrali, dünyanın en büyük hidroelektrik santralidir. Bununla birlikte, büyük ve orta ölçekli hidroelektrik santrallerinin çevre üzerinde birçok olumsuz etkisi vardır; örneğin, barajlar doğal nehirlerin akışını engeller, tortu deşarjını bloke eder ve ekosistem ortamını değiştirir; hidroelektrik santrallerinin inşası ayrıca geniş arazilerin su altında kalmasını gerektirir ve bu da çok sayıda göçmenin ortaya çıkmasına neden olur.
Yeni bir enerji kaynağı olarak küçük hidroelektrik santralleri, ekolojik çevre üzerindeki etkileri çok daha az olduğundan, insanlar tarafından giderek daha çok değer görmektedir. Küçük hidroelektrik santralleri, büyük ve orta ölçekli hidroelektrik santralleri gibi, her ikisi de hidroelektrik enerji santralleridir. Genellikle "küçük hidroelektrik" olarak adlandırılan bu santraller, kurulu kapasiteleri çok düşük olan hidroelektrik santrallerini ve enerji sistemlerini ifade eder ve kurulu kapasiteleri her ülkenin ulusal koşullarına bağlı olarak değişir.
Çin'de "küçük hidroelektrik santralleri", kurulu kapasitesi 25 MW veya daha az olan, yerel, kolektif veya bireysel kuruluşlar tarafından finanse edilen ve işletilen hidroelektrik santrallerini ve bunları destekleyen yerel elektrik şebekelerini ifade eder. Küçük hidroelektrik santralleri, kaynak tükenmesi sorunu olmayan ve çevreye kirlilik yaratmayan, karbon salınımı yapmayan temiz enerji kaynaklarıdır. Çin'in sürdürülebilir kalkınma stratejisinin uygulanmasında vazgeçilmez bir bileşendir.
Yerel koşullara uygun olarak küçük hidroelektrik santralleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi ve hidroelektrik kaynaklarının yüksek kaliteli elektriğe dönüştürülmesi, ulusal ekonomik ve sosyal kalkınmanın sağlanmasında, halkın yaşam kalitesinin iyileştirilmesinde, elektriksiz bölgelerdeki elektrik tüketimi ve elektrik kıtlığı sorununun çözülmesinde, nehir yönetiminin teşvik edilmesinde, ekolojik iyileştirmede, çevre korumasında ve yerel sosyo-ekonomik kalkınmada önemli bir rol oynamıştır.
Çin, teorik olarak 150 milyon kW'lık rezervi ve 70.000 MW'ın üzerinde kurulu kapasite potansiyeliyle, bol miktarda küçük hidroelektrik enerji kaynağına sahiptir. Düşük karbonlu çevre koruma, enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı ile sürdürülebilir kalkınma bağlamında enerji yapısını iyileştirmek için küçük hidroelektrik enerjinin güçlü bir şekilde geliştirilmesi kaçınılmaz bir tercihtir. Su Kaynakları Bakanlığı'nın planına göre, 2020 yılına kadar Çin, 5 milyon kW'ın üzerinde kurulu kapasiteye sahip 10 küçük hidroelektrik santrali bölgesi, 200.000 kW'ın üzerinde kurulu kapasiteye sahip 100 büyük küçük hidroelektrik santrali ve 100.000 kW'ın üzerinde kurulu kapasiteye sahip 300 küçük hidroelektrik santrali bölgesi kuracaktır. Su Kaynakları Bakanlığı'nın planladığı gibi, 2023 yılına kadar küçük hidroelektrik enerji üretimi sadece 2020 hedefine ulaşmakla kalmayacak, aynı zamanda bu temelde daha da büyük bir gelişme gösterecektir.
Hidroelektrik santrali, su enerjisini su türbini aracılığıyla elektriğe dönüştüren bir enerji üretim sistemidir ve su türbini jeneratör seti, küçük hidroelektrik sistemlerinde enerji dönüşümünü sağlayan temel cihazdır. Hidroelektrik jeneratör setinin enerji dönüşüm süreci iki aşamaya ayrılır.
Birinci aşama, suyun potansiyel enerjisini su türbininin mekanik enerjisine dönüştürür. Su akışının potansiyel enerjisi farklı yüksekliklerde ve arazilerde farklıdır. Daha yüksek bir konumdan gelen su akışı, daha düşük bir konumdaki türbine çarptığında, su seviyesi değişiminden kaynaklanan potansiyel enerji türbinin mekanik enerjisine dönüştürülür.
İkinci aşamada, su türbininin mekanik enerjisi önce elektrik enerjisine dönüştürülür ve daha sonra elektrik şebekesinin iletim hatları aracılığıyla elektrikli ekipmanlara iletilir. Su akışından etkilenen su türbini, eş eksenli bağlı jeneratörü döndürür. Dönen jeneratör rotoru, uyarma manyetik alanını döndürür ve jeneratörün stator sargısı, uyarma manyetik alan çizgilerini keserek indüklenen elektromotor kuvveti üretir. Bir yandan elektrik enerjisi üretirken, diğer yandan rotor üzerinde dönme yönünün tersine elektromanyetik frenleme torku üretir. Su akışı sürekli olarak su türbini cihazına çarpar ve su türbininin su akışından elde ettiği dönme torku, jeneratör rotorunda üretilen elektromanyetik frenleme torkunu aşar. İkisi dengeye ulaştığında, su türbini ünitesi sabit bir hızda çalışarak istikrarlı bir şekilde elektrik üretir ve enerji dönüşümünü tamamlar.
Hidroelektrik jeneratör seti, suyun potansiyel enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren önemli bir enerji dönüştürme cihazıdır. Genellikle bir su türbini, jeneratör, hız kontrol cihazı, uyarma sistemi, soğutma sistemi ve santral kontrol ekipmanından oluşur. Tipik bir hidroelektrik jeneratör setindeki ana ekipmanların türleri ve işlevlerine ilişkin kısa bir giriş aşağıdadır:
1) Su türbini. Yaygın olarak kullanılan iki tür su türbini vardır: darbeli ve reaktif.
2) Jeneratör. Çoğu jeneratör, elektrikle uyarılan senkron jeneratörler kullanır.
3) Uyarma sistemi. Jeneratörlerin genellikle elektriksel olarak uyarılmış senkron jeneratörler olması nedeniyle, üretilen elektrik enerjisinin kalitesini artırmak için voltaj regülasyonu, aktif ve reaktif güç regülasyonu sağlamak amacıyla DC uyarma sisteminin kontrol edilmesi gereklidir.
4) Hız düzenleme ve kontrol cihazı (hız regülatörü ve yağ basınç cihazı dahil). Regülatör, su türbininin hızını düzenleyerek, üretilen elektrik enerjisinin frekansının güç kaynağı gereksinimlerini karşılamasını sağlar.
5) Soğutma sistemi. Küçük hidro jeneratörler çoğunlukla hava soğutma kullanır; bu sistemde, ısıyı dağıtmaya ve jeneratörün stator, rotor ve demir çekirdeğinin yüzeyini soğutmaya yardımcı olmak için bir havalandırma sistemi kullanılır.
6) Frenleme tertibatı. Belirli bir değeri aşan nominal kapasiteye sahip hidrolik jeneratörler frenleme tertibatlarıyla donatılmıştır.
7) Enerji santrali kontrol ekipmanları. Çoğu enerji santrali kontrol ekipmanı, şebeke bağlantısı, frekans düzenlemesi, voltaj düzenlemesi, güç faktörü düzenlemesi, koruma ve hidroelektrik enerji üretiminin iletişimi gibi işlevleri gerçekleştirmek için bilgisayar dijital kontrolünü kullanır.
Küçük hidroelektrik santralleri, yoğunlaştırılmış düşüş yöntemine göre yönlendirme tipi, baraj tipi ve hibrit tip olmak üzere üç kategoriye ayrılabilir. Çin'deki küçük hidroelektrik santrallerinin çoğu, nispeten ekonomik olan yönlendirme tipi küçük hidroelektrik santralleridir.
Küçük hidroelektrik santrallerinin özellikleri arasında küçük ölçekli santral inşaatı, basit mühendislik, kolay ekipman temini ve temelde kendi kendine kullanım, santralden uzak yerlere elektrik iletimine gerek duyulmaması yer almaktadır; küçük hidroelektrik santral şebekesinin kapasitesi küçük olup, elektrik üretim kapasitesi de düşüktür. Küçük hidroelektrik santrallerinin reddedilme nedenleri arasında güçlü yerel ve kitlesel özellikler bulunmaktadır.
Temiz bir enerji kaynağı olarak küçük hidroelektrik santralleri, Çin'deki sosyalist yeni enerji köylerinin inşasına katkıda bulunmuştur. Küçük hidroelektrik santralleri ve enerji depolama teknolojisinin birleşiminin, gelecekte küçük hidroelektrik santrallerinin gelişimini daha da dikkat çekici hale getireceğine inanıyoruz!
Yayın tarihi: 11 Aralık 2023
