Hidroelektrik Santral Nasıl Çalışır? Elektrik Üretimini Nasıl Yapar?

Hidroelektrik santraller, su kaynaklarının enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Bu sistemler, suyun yüksekliğinden yararlanarak çevre dostu ve uzun ömürlü elektrik enerjisi üretierler. Hidroelektrik santrallerin çalışma prensibi, suyun yüksekliği arttıkça üretilen elektrik enerjisi miktarının da artmasına dayanmaktadır. Bu nedenle, hidroelektrik santraller, doğal su kaynaklarının yer aldığı bölgelerde kurulur. Bu makalede, “Hidroelektrik santral nasıl çalışır ve elektrik üretimini nasıl yapar?” sorularının yanıtlarını arayacağız.

Hidroelektrik Santral Nasıl Çalışır?

Hidroelektrik santral suyun basıncını kullanma prensibi ile çalışır. Doğal yollarla veya barajlardaki oldupu gibi yapay olarak belli bir yükseklik kazandırılmış su, yüksek seviyeden bırakılınca kinetik enerji kazanmış olur. Bu kinetik su enerjisi, alçak seviyedeki türbinlerine gönderilir ve türbin döndürülür. Türbinlere bağlı olan jeneratörler bu dönme etkisiyle mıknatıslanır ve elektrik üretir.

Hidroelektrik santrallerde, belli bir yükseklik kazandırılmış suyun potansiyel enerjisi önce mekanik enerjiye, daha sonrasında ise elektrik enerjisine dönüştürülür.

Hidroelektrik santraller halk arasında kısaca HES olarak da adlandırılır.

Hidroelektrik santraller ile elektrik üretimi, dünyadaki toplam elektrik üretimine yaklaşık %23 oranında katkıda bulunmaktadır. Hidroelektrik santralleri ile enerji üretimi için uygun coğrafi koşulların sağlanması gerekmektedir.

Hidroelektrik santralin çalışma prensibini biraz daha detaylandıralım.

Doğada enerji hiçbir zaman yok olmaz. Mevcut bir enerji başka bir enerjiye dönüştürülebilir. Hidroelektrik santralde elektrik üretilebilmesi için hareket halindeki bir suya ihtiyaç vardır. Suyu hareket ettirebilmemiz için öncelikle onu bir yerde toplamamız, sonrasında yükseltmemiz, en sonunda ise yüksek bir yerden aşağı akıtmamız gereklidir.

Suyu toplamak için bir baraj gölüne ihtiyacımız var. Doğada yağışlar sonucu oluşan suyu bir baraj gölünde toplarsak ve en sonuna da beton bir set kurarsak elektrik üretmek için gerekli ilk şeyi halletmiş oluyoruz. Artık birikmiş bir suyumuz var. Adeta büyük bir pile sahibiz.

Şimdi bize basınçlı bir su gerekli. Bu büyük su birikintisini tutan baraj setine bir delik açtığımızı düşünün. Açtığımız bu delik ile suya basınç kazandırmış oluruz. Setin dibindeki bu deliğe bir de kontrol kapısı kurabilirsek suyun basıncını da kontrol edebiliriz.

Su hareketlendiğine göre bu hareketli suyu basınçlı bir biçimde pervane şeklindeki bir türbine çarptırabiliriz. Pervanenin çıkışına ise bir elektrik üreteci yerleştirmemiz yeterli. Türbin döndükçe üreteç mıknatıslanacak ve elektrik üretmeye başlayacaktır.

Elektriği ürettiğimize göre artık evlerimizde kullanabilmemiz için taşımamız gerekli. Ancak santral ile evlerimiz arasında yüzlerce kilometrelik mesafe var. Bu enerjinin bize ulaşana kadar kaybolmaması gerekiyor. İşte burada da devreye transformatörler ve iletim hatları devreye diriyor. Üretilen elektrik öncelikle yükseltici trafolar vasıtasıyla yükseltiliyor ve bu yüksek gerilimli elektrik iletim hatlarıyla kullanıcılara doğru taşınmaya başlanıyor. Şehirlere ve mahallelere yaklaşan elektriğin gerilimi de indirici trafolar vasıtasıyla cihazlarımızı çalıştırabileceğimiz seviyeye indiriliyor.

Hidroelektrik santralde suyun yakalanma ve yönlendirme işlemleri çok faklı şekillerde yapılabilir. Hidroelektrik santrallerin sınıflandırılması yapılarına göre 3 farklı tipte yapılabilir:

Baraj tipi hidroelektrik santral

Baraj tipi hidroelektrik santral suyun yapay bir yolla bir baraj gölünde toplandığı santral tipidir.

Su önce bir baraj gölünde depolanır, yükseklik kazandırılmış suyun potansiyel enerjisi kullanılarak mekanik bir basınç etkisi sağlanır. Basınçlı su türbinlerde ve türbine bağlı jeneratörlerde elektriğe dönüştürülür. 

Akarsu tipi hidroelektrik santral

Akarsu tipi hidroelektrik santral hali hazırda akmakta olan ve su debisi ve basıncı yüksek bir akarsu üzerine konumlandırılmış santral tipidir.

Akan suyun basınç etkisi ile türbin çevrilir. Baraj tipi santrale göre verimi daha düşüktür çünkü yüksek su basıncı oluşturulamaz.

Gelgit tipi hidroelektrik santral

Gelgit tipi hidroelektrik santral okyanuslardaki dalgaların gelgit etkisi oluşan basıncını kullanan elektrik santrali tipidir.

Dalgalar yakalanır ve bir türbini döndürür. Gelgit günün belli zamanlarında olduğu için verimi düşüktür ve kurulumu zordur. Türkiye’de örneği yoktur.

Hidroelektrik santralin çalışma prensibini daha iyi anlayabilmeniz için santralin temel parçalarına da değinelim.

Hidroelektrik santrallerde yer alan temel elemanlar ve görevleri şöyledir:

1-Baraj seti

Suyun biriktirildiği rezervuarın sonunda yer alan suyun kaçışını engelleyen beton yapıdır.

2-Cebri basınçlı borular

Suyun iletilmesini sağlayan boru sistemleridir. Su cebri borulardan geçerek türbin çarkının dönmesini sağlar.

3-Türbin

Türbin çarkı, türbin şaftı, türbin kapağı, hız regülatör sistemi, basınçlı yağ sistemi, türbin yatağı, soğutma sistemi, kumanda panosu ve yardımcı teçhizattan oluşur. Su, türbinin geniş pervanelerine vurduğunda pervaneler dönmeye başlar. Bu türbinin şaftı generatöre bağlıdır.

4-Generatör

Jeneratör rotoru, statoru, yatağı, ikaz (uyartım), soğutma sistemi, koruma sistemi, kumanda ve işletim sistemi, doğru akım sistemi, kesici ve ayırıcılar ile yardımcı organlardan oluşur. Türbin pervaneleri döndüğünde, türbin miline bağlı generatörün dev mıknatısları da döner ve bakır bobinlerde alternatif akım üretilmesine sebep olur.

5-Transformatör

Ana gövde, soğutma sistemi, yangın sistemi, koruma sistemi bölümlerinden oluşur. Santralin içindeki transformatör AC’yi alır ve daha yüksek voltajlı akıma dönüştürür. Yüksek akımları da şalt sahasına aktarır.

6-Şalt sahası

Transformatörlerde oluşan yüksek gerilimin elektrik iletim hatlarına bağlandığı bölgedir.