-hidrolik santraller-hidrolik enerji de güneşışınlarından dolaylıolarak etkilenen bir enerji...
TRANSCRIPT
Elektrik Enerjisi Üretimi-Hidrolik Santraller-
Dr. Emrah ÇETİN
Elek
trik
Ene
rjisi
Üre
tim
Çeşitle
riYenilenemez (Fosil)
Kaynaklı
Doğalgaz
Kömür
Nükleer
Petrol türevleri
Yenilenebilir Kaynaklı
Hidrolik
Rüzgar
Güneş
Jeotermal
Dalga
Gelgit
Hidrojen
Biokütle (atık)
TÜRKİYE ELEKTRİK SİSTEMİ
KURULUŞ VE YAKIT CİNSLERİNE GÖRE KURULU GÜÇ
KURULUŞLAR
2016 YILI SONU 30 HAZİRAN 2017 SONU İTİBARİYLE
KURULU GÜÇ KATKISANTRAL
SAYISI KURULU GÜÇ KATKISANTRAL
SAYISIMW % ADET MW % ADET
EÜAŞ 20.105,0 25,6 72,0 20.242,8 25,2 70
İŞLETME HAKKI DEVREDİLEN SANTRALLAR 1.477,5 1,9 66 1.638,5 2,0 69YAP İŞLET SANTRALLARI 6.101,8 7,8 5 6.101,8 7,6 5YAP İŞLET DEVRET SANTRALLARI 1.637,3 2,1 16 1.378,9 1,7 15SERBEST ÜRETİM ŞİRKETLERİ 48.258,1 61,5 1.060 49.496,4 61,6 1.083LİSANSSIZ SANTRALLER 917,6 1,2 1.102 1.484,8 1,8 1.721TOPLAM 78.497,4 100,0 2.321 80.343,3 100,0 2.963
YAKIT CİNSLERİ
2016 YILI SONU 30 HAZİRAN 2017 SONU İTİBARİYLE
KURULU GÜÇ KATKISANTRAL
SAYISI KURULU GÜÇ KATKISANTRAL
SAYISIMW % ADET MW % ADET
FUEL-OİL + NAFTA + MOTORİN 368,7 0,5 14 303,6 0,4 12YERLİ KÖMÜR(TAŞ KÖMÜRÜ + LİNYİT + ASFALTİT) 9.842,4 12,5 29 9.872,6 12,3 30İTHAL KÖMÜR 7.473,9 9,5 10 7.473,9 9,3 10DOĞALGAZ + LNG 22.156,1 28,2 240 22.640,5 28,2 242YENİLEN.+ATIK+ATIKISI+PİROLİTİK YAĞ 467,4 0,6 82 495,6 0,6 85ÇOK YAKITLILAR KATI+SIVI 667,1 0,8 23 667,1 0,8 23ÇOK YAKITLILAR SIVI+D.GAZ 3.354,0 4,3 46 3.354,0 4,2 46JEOTERMAL 820,9 1,0 31 860,8 1,1 33HİDROLİK BARAJLI 19.558,6 24,9 116 19.771,0 24,6 117HİDROLİK AKARSU 7.122,5 9,1 481 7.272,6 9,1 495RÜZGAR 5.738,4 7,3 148 6.140,1 7,6 154GÜNEŞ 12,9 0,0 2 12,9 0,0 2TERMİK (LİSANSSIZ) 82,1 0,1 33 107,7 0,1 41RÜZGAR (LİSANSSIZ) 12,9 0,0 23 21,2 0,0 31GÜNEŞ (LİSANSSIZ) 819,6 1,0 1.043 1.349,7 1,7 1.642TOPLAM 78.497,4 100,0 2.321 80.343,3 100,0 2.963
Hidroelektrik Santralleri ProfiliKayıtlı Santral Sayısı : 641
Kurulu Güç : 28.358 MWe
Kurulu Güce Oranı : % 32,01
Yıllık Elektrik Üretimi : ~ 73.842 GWh
Üretimin Tüketime Oranı : % 28,40
Lisans Durumu : 641 lisanslı, 0 lisanssız
Hidroelektrik Santralleri Kurulu Güç ve Proje KapasiteleriDurum Güç (MWe) Oran
Devrede 28.358 %62,2Kurulumu devam
eden 5.252 %12,0
Üretim lisansı alınan 3.133 %7,2
Önlisans alınan 3.944 %9,0Proje aşamasında 2.993 %6,9
TOPLAM 43.669 %100
Hidrolik Santraller
Su döngüsü ve Hidrolik enerjiHemen hemen bütün yenilenebilir enerji kaynaklarının kaynağı güneştir.Güneş ışınlarının maddeler üzerindeki fiziksel ve kimyasal etkilerisonucunda meydana gelmektedir. Hidrolik enerji de güneş ışınlarındandolaylı olarak etkilenen bir enerji kaynağıdır.Deniz, göl veya nehirlerdeki sular güneş enerjisi ile buharlaşır. Oluşan subuharı rüzgârın da etkisiyle sürüklenerek dağların yamaçları gibi dahasoğuk bölgelerde yağmur veya kar halinde yeryüzüne düşerek yerüstü veyeraltı sularını beslemektedir. Böylelikle hidrolik enerji kendini sürekliyenileyen bir enerji kaynağı olmaktadır. Enerji üretimi de döngü halindekisuyun potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüştürülmesi ilesağlanmaktadır.
Hidrolik Santraller- Su Döngüsü
Hidrolik Santraller
• Hidroelektrik sistemlerde suyun akım enerjisinden faydalanmak için,su bir cebri boru veya kanal yardımıyla yüksek bir yerden alınaraktürbine verilmekte ve mekanik enerjiye çevrilmektedir. Türbinleretahrik ettiği jeneratörlerin dönmesi ile de elektrik enerjisiüretilmektedir
• Ancak, bir su türbininden su kuvveti yardımıyla enerji üretebilmekiçin gerekli olan su hızını elde etmek üzere mutlaka bir düşmeyüksekliğine (hidrolik düşüye) ve bu su düşüsüne uygun bir basınçfarkının bulunmasına gerek vardır. Türbinden elde edilen güç, suyundüşü (üst ve alt kotlar arasındaki düşey mesafe) ve debisine(türbinlere birim zamanda verilen su miktarı) bağlıdır.
Hidrolik Santraller- Depolamalı Santraller
Depolamalı Santraller: Bu tür santraller kendi içinde yapay baraj göllü santraller vedoğal baraj göllü santraller olmak üzere ikiye ayrılır.• Yapay Baraj Göllü Santraller: Bu santraller, yılın değişik zamanlarında surejiminin değişiklik gösterdiği akarsulardan ihtiyaç duyulan enerjinin karşılanabilmesiiçin akarsuyun önüne bir set yapılmak suretiyle suyun depolandığı tesislerdir.Depolama ile yağış rejiminin bol olduğu zamanlarda suyun depolanarak yağışın azolduğu kurak dönemde bu suyun elektrik üretiminde kullanılması amaçlanır.• Doğal Baraj Göllü Santraller: Bu tip santrallerde baraj gölünü besleyenakarsuların özellikleri göz önünde bulundurularak ve sudan azami istifade etmek içinbaraj gölünden daha aşağıdaki bir kotta santral kurulur. Baraj gölünün durumunagöre orta ve yüksek düşüler elde edilebilir.
Hidrolik Santraller- Depolamalı Santraller
Hidrolik Santraller- Depolamasız Santraller
Depolamasız Santraller: Bu santraller de kendi arasında nehir tipi ve gelgitsantraller olmak üzere ikiye ayrılır.• Nehir Tipi Santraller: Bu tip santraller genellikle düzgün rejimli ve bol suyuolan nehir yatakları üzerine kurulurlar. Düşüleri çok düşüktür. Santral barajlaaynı beton blokta bulunur. Aynı akarsu üzerinde peş peşe birçok santralkurulabilir.• Gelgit Tipi Santraller: Gelgit tip santraller, deniz sahillerinde denizseviyesinin alçalıp yükselmesinden faydalanarak haznede su toplayarak depoeder ve düşü elde eder. Türbin ve jeneratör yatay olarak aynı boru içinemonte edilir.
Hidrolik Santraller- Depolamasız Santraller
Hidrolik SantrallerHidroelektrik enerjinin avantajları
• Çevre kirliliği yaratmaz. Kullanımı sırasında gaz, kül gibi zararlı atıklaroluşturmamaktadır.• Çok hızlı devreye girdiğinden hemen enerji üretmek mümkündür.• Acil durumlarda su akışı kesilince hızla devreden çıkarılarak tehlike önlenmiş olur.• Doğal kaynaklar kullanıldığı için dışa bağımlı değildir.• Yapılan yatırım sadece enerji için değil tarım alanında sulama, içme suyu ve taşkınamaçlı olarak da kullanılmaktadır.
Hidrolik SantrallerHidroelektrik enerjinin dezavantajları• Fiziksel çevreye etkileriHaznelerin su geliştirme projelerinin çoğu ekosistemde değişikliğe yol açmaktadır. Budeğişikliklerin başlıcaları; akarsu akış düzeninin değişmesi, baraj haznelerinin büyük alanları sualtında bırakması ve yer altı seviyesinin yükselmesi gibi sakıncalardır. Baraj haznelerininkapladığı büyük alanlar tarihi yapıların, tarım arazilerinin ve fiziki güzelliklerin bir daha gerigelmeyecek şekilde yok olmasına neden olmaktadır.• Biyolojik çevreye etkileriSulama amacını da içeren geliştirme projelerinin en önemli sonucu, bilinçsiz sulamadurumunda tuzluluk ve alkalinler yüzünden toprak veriminin azalması sonunda da verimliarazinin kaybı olmaktadır.• Sosyal çevreye etkileriSu geliştirme projelerinin çoğunda özellikle bölgede oturanlar yerleşim yerlerini boşaltmaacısından sorun teşkil etmektedir. Yerleşim yerlerindeki bu değişiklik farklı örf, adet, dil, din,sosyal değer ve kültürleri olan bu insanları olumsuz yönde etkileyerek sosyal bazı sorunlarınortaya çıkmasına neden olmaktadır.
Hidrolik Santraller
Hidroelektrik santrallerin diğer santrallere göre avantajları• Hidroelektrik santrallerinin genel verimleri %80-90'ı bulabilir. Termik santrallerdegenel verim %30-35 kadardır.• Yakıt masrafı ve bu yakıt için nakil ve depolama masrafları mevcut değildir.• Yakıt masrafı olmayışı, üretim maliyetinin düşük olmasını sağlar. Ayrıca özel yakıtkullanılmaması sebebiyle grev ve benzeri krizlerden etkilenmez.• Bakım masrafları azdır. Gerek santral ve gerekse gruplar basittir. Karmaşık yapılımakine sayısı cok azdır. Arıza yapma ihtimali de azdır.• Çok sayıda ve kaliteli işletme personeline ihtiyaç göstermez. Bazıları tamamıylaotomatik kontrol ile idare edilebilir.• Hidroelektrik gruplar buharlı santral gruplarına nazaran cok daha hızlı devreye alınır(birkac dakika). Yine santralin yükü çok çabuk indirilip çıkartılabilir. Harekete hazıryedek yardımcı grup (imdat grubu) bulundurmaya ihtiyaç olmadığından dahakazançlıdır.
Hidrolik Santraller
Hidroelektrik santrallerinin diğer santrallere göre dezavantajları• İlk kurulum maliyeti yüksektir.• Üretilen elektrik enerjisinin nakli de önemlidir. Bu santrallerde daha uzun enerji nakilhatlarına ihtiyaç olabilir.• Tabii şartlardan etkilenir.• Kurulup faaliyete geçmesi uzun zaman alır. İnşaat süreleri uzundur.
Genel olarak bir karşılaştırma yapılmak istenirse, hidroelektrik santralın tesis masrafıbüyük, işletme masrafı küçüktür. Türbin ve jenerator grubunun fiyatı düşüye, hıza vegrubun büyüklüğüne bağlıdır. Yüksek düşülü ve yüksek hızlı tesislerin kilowatt başınafiyatları daha düşüktür. Termik santrallerin tesis masrafları düşük, işletme masraflarıyüksektir.
• Büyük Ölçekli Hidroelektrik SistemlerBu sistemlerinin gücü 50 MW’ın üzerindedir. 50 MW güç, her biri 100Wolan 500.000 ampulün gerektireceği enerjiyi karşılar. Diğer bir deyişlebir ev için gereken elektriksel güç 5kW olarak kabul edilirse 10.000 evingereksinimi karşılanabilir. Bir evde ortalama 5 kişinin yaşadığı kabuledilirse 50.000 nüfuslu bir kasabanın elektrik ihtiyacını karşılamayayetecek bir güçtür bu.Büyük ölçekli hidroelektrik santraller kömür ve doğalgaza dayalı termiksantraller gibi konveksiyonel güç santralleri sınıfında değerlendirilir.Üretilen elektrik enerjisi diğer santrallerden üretilen elektrik enerjisiylebirlikte merkezi enerji nakil hatları ile bir ülkenin birçok bölgesinedağıtılabilir.
Hidroelektrik Santral Tipleri
• Küçük Ölçekli Hidroelektrik SistemlerGüç bölgeleri için maksimum sınır 10-50 MW arasında kabuledilmektedir. Enerji nakil hatları ile ulusal enerji şebekesinebağlanabildiği gibi yerel olarak bir kasabanın, bir yerleşim bölgesininveya büyük bir fabrikanın enerji ihtiyacını karşılamak içindekullanılabilir. 10 MW’lık bir güç 10.000 nüfuslu 2.000 evin enerjiihtiyacını karşılamak için yeterlidir. Ülkemiz küçük hidroelektriksantraller bakımından oldukça zengindir.
Hidroelektrik Santral Tipleri
• Mini Ölçekli Hidroelektrik SistemlerGüç bölgeleri 101kW ile 10.000kW arasındadır. Bu sistemler ulusalenerji şebekesine daha az katkıda bulunurlar. Genellikle balıkçiftliklerinin, akarsu kenarlarındaki küçük yerleşim bölgelerinin elektrikihtiyacını karşılamak üzere yerel olarak tasarlanırlar. 100kW’lık bir güçletoplam 100 nüfuslu 20 evin enerji ihtiyacını karşılamak mümkündür.
Hidroelektrik Santral Tipleri
• Mikro Ölçekli Hidroelektrik SistemlerMikro hidroelektrik sistemler çok daha küçük ölçekte olurlar ve ulusal enerjişebekesine elektrik enerjisi sağlamazlar. Ana yerleşim bölgelerinden uzaktakialanlarda yani ulusal enerji şebekesinin ulaşmadığı bölgelerde kullanılır.Güçleri, genellikle sadece bir yerleşim yeri veya çiftlik için yeterlidir. Güçbölgeleri, 200 W’tan başlayarak bir grup evin veya çiftliğin yeterli aydınlanma,pişirme ve ısınma enerjisini sağlayacak şekilde 100 kW’a kadar çıkabilir. Küçükfabrikaların veya balık çiftliklerinin enerji ihtiyacını karşılayacak şekilde veulusal enerji sisteminin bir parçası olmaksızın çalışabilirler.Mikro ölçekli hidroelektrik sistemler, yalnızca yaz aylarında yaşamın olduğuyüksek yayla ve mezraların enerji ihtiyaçlarını karşılamak içinde çok uygun birseçenektir. Örneğin Karadeniz bölgesinin yüksek yaylaları bu türbinlerinkurulup işletilmesi için çok elverişlidir. Yaylalar genellikle küçük debi, yüksekdüşüye sahip akarsuların yakınında, yani bol suyun olduğu yerlerdekurulmuştur. Bu yörelerde elektriği sadece bahar ve yaz aylarında ihtiyaçduyulmaktadır.
Hidroelektrik Santral Tipleri
Merkezi sistemlerle buralara elektrik getirmek hem çok pahalı hem deçok zordur. Çetin kış koşullarının hüküm sürdüğü bu bölgelerdeki aşırıyağışlar ve fırtınalar bu enerji nakil hatlarına büyük zararverebilmektedir. Bu nedenle günümüzde hala ve mezralarda elektrikbulunmamaktadır. Yerel olarak ve kolaylıkla yapılabilecek mikro sutürbinleri, bahar ve yaz aylarında gereken elektrik enerjisi içinkullanılabilir. Yayladan dönüşün başladığı sonbahar aylarında isesökülerek kapalı bir alanda saklanabilir, böylelikle zorlu kış şartlarınınetkisinden korunabilirler.
Hidroelektrik Santral Tipleri
Temel Üniteler
a- Barajb- Baraj goluc- Su giriş ağzıd- Denge bacası e- Cebri borular f- Savaklarg- Vanalarh- Turbinleri- Alternatorj- Trafolark- Şalt sahası
Hidroelektrik Baraj Tipleri
Hidroelektrik Türbin Tipleri
Hidroelektrik Türbin Tipleri- Çalışma Aralıkları
Suyun Enerjisi
Suyun Enerjisi
Pe = ρ . g . Q . Ho . η• Pe :Türbin milinden alınan gücü (W),• ρ :Suyun yoğunluğunu (1*103 kg/m3),• g :Yerçekimi ivmesini (9.81 m/s2),• Ho:Net düşüyü (giriş ağzı ile kuyruk suyu arasındaki kot farkından toplam
düşü kayıplarını çıkartarak bulunur, m),• Q Türbine gelen debiyi (m3/s),• η : genel verimi göstermektedir.
Suyun enerjisi temelde iki büyüklüğe bağlıdır;- Baş Seviyesi- Debi (1 saniyede akan su miktarı)
Suyun Enerjisi
Güç çıkışı =ηinşaat X ηcebri boru X ηtürbin X ηjeneratör X ηtransformatör X ηnakil hattı
X Güç girişi
Suyun Enerjisi
1-) Büyük bir nehir önüne kurulması düşünülen bir barajın etkin su yüksekliği100 m, tesis verimi ise 0,83 olarak verilmektedir. Bu şartlar altında 5 GW’ lıkbir güç elde etmek için su debisi kaç m3/s olmalıdır?
Ay Hacim (106m3)1 296 2 386 3 504 4 714 5 810 6 1154 7 746 8 1158 9 348
10 150 11 223 12 182
2-) Ölçülen aylık hacim miktarı yandaki gibi verilen bir hidroelektrik santrali 120 m baş seviyesi yüksekliğine sahiptir. Hidroelektrik santralin toplam verimi %83 olduğuna göre üretilen enerji miktarı kaç kWh olur? (suyun yoğunluğu= 1000 kg/m3)
Türkiye’deki Hidroelektrik Santraller
Toplamda 623 adet çeşitli büyüklüklerde hidrolik santral bulunmaktadır.
Türkiye’deki Hidroelektrik Santraller
Çalışma Soruları1- Bir işçi 1.8 ton/m3 ağırlığı olan bir materyali 1.6 m uzaklığa günlük 8 m3 kapasite iletaşıyabilmektedir. 4200 kaloriye sahip bir kömür ile %24 verime sahip bir termiksantralde bu işçinin bir günde harcadığı enerji kadar üretebilmek için kaç kg kömürgerekir ?
2- Ölçülen yıllık toplam hacim miktarı 230×106 m3 olan bir hidroelektrik santralinin5MWh enerji üretim kapasitesine sahip olabilmesi için baş seviyesi yüksekliği kaç molmalıdır? (Hidroelektrik santralin toplam verimi %85 ve suyun yoğunluğu= 1000kg/m3 tür.)
22.04.2019 PAZARTESİSaat: 10.30
VİZE TARİHİ
