Güç Santrali: Nedir? (& Güç Santrallerinin Türleri)
Bir Elektrik Üretim Tesisi Nedir?
Bir elektrik üretim tesisi (ayrıca bir elektrik santrali veya elektrik üretme tesisine de bilinir), elektrik gücünün büyük ölçekte üretilmesi ve dağıtımına kullanılan endüstriyel bir yerdir. Birçok elektrik santralinde, mekanik gücü üç fazlı elektrik gücüne dönüştüren dönen bir makine olan bir veya daha fazla jeneratör bulunmaktadır (bu, alternatör olarak da bilinir). Bir manyetik alan ile elektriksel bir iletken arasındaki göreceli hareket, elektrik akımı oluşturur.
Bu genellikle, geniş arazinin ve suyun yanı sıra atık bertarafı gibi çeşitli işletme kısıtlamaları nedeniyle şehirlerin veya yük merkezlerinin birkaç kilometre dışındaki yarı kırsal bölgelerde yer alır.
Bu nedenle, bir elektrik üretim tesisi sadece güç üretiminin verimliliğiyle ilgilenmek zorunda değil, aynı zamanda bu gücün iletimiyle de ilgilenmelidir. Bu nedenle, elektrik santralleri genellikle transformatör anahtarlama alanlarıyla yakından eşlik eder. Bu anahtarlama alanları, gücün yüksek voltajına yükseltmesini sağlar, bu da gücün uzun mesafeler üzerinden daha verimli bir şekilde iletilmesine olanak tanır.
Jeneratör şaftını çevirmek için kullanılan enerji kaynağı, kullanılabilecek yakıt türüne bağlı olarak çok çeşitli olabilir. Yakıt seçimi, ne tür bir elektrik üretim tesisi olduğunu belirler ve bu, çeşitli türdeki elektrik üretim tesislerinin sınıflandırılmasının yolu budur.
Elektrik Üretim Tesisleri Türleri
Farklı türdeki elektrik üretim tesisleri, kullanılan yakıt türüne göre sınıflandırılır. Büyük ölçekli güç üretimi amacıyla termal, nükleer ve hidroelektrik en verimlidir. Bir elektrik üretim tesisi, yukarıda belirtilen üç ana türe genel olarak ayrılabilir. Şimdi bu tür elektrik üretim tesislerini detaylı inceleyelim.
Termal Elektrik Santrali
Bir termal elektrik santrali veya kömür ateşli termal elektrik santrali, oldukça yüksek verimlilikle elektrik gücünü üretmenin en geleneksel yöntemidir. Kömür, buhar türbinini sürmek için kullanılabilir suyu süper ısıtma derecesine getirmek üzere temel yakıt olarak kullanılır.
Buhar türbini, alternatör rotoruna mekanik olarak bağlanır ve bu rotorun dönmesi, elektrik gücünün üretildiği sonucu ortaya çıkar. Genellikle Hindistan'da, bitüm kömürü veya kahverengi kömür, %8 ila %33 arasında volatil içerik ve %5 ila %16 arasında küller içeren yanıcı maddeler olarak kullanılır. Tesisin termal verimliliğini artırmak için, kömür pulverize halinde (toz halinde) kullanılır.
Kömür ateşli termal elektrik santralinde, buhar, pulverize edilmiş kömürün yakılmasıyla buhar kazanında çok yüksek basınçta elde edilir. Bu buhar daha sonra süper ısıtıcıda aşırı yüksek sıcaklıkta ısıtılır. Bu süper ısıtılmış buhar, türbine girerek türbin bıçaklarının dönmeye başlamasına neden olur.
Türbin, alternatöre mekanik olarak bağlanmıştır, böylece türbin bıçaklarının dönmesiyle birlikte rotordan döner. Buhar, türbine girdiğinde, buhar basıncı aniden düşer ve buhar hacmi karşılıklı olarak artar.
Türbin rotorlarına enerji aktardıktan sonra, buhar, türbin bıçaklarından türbin buhar kondensörüne geçirilir. Kondansörde, pompa yardımıyla çevresel sıcaklıkta soğuk su devredilerek düşük basınçlı nemli buharın kondansasyonu sağlanır.
Daha sonra bu kondanslanmış su, düşük basınçlı su ısıtıcısına beslenir ve burada düşük basınçlı buhar, bu besleme suyunun sıcaklığını artırır, ardından yüksek basınçta tekrar ısıtılır. Bu, bir termal elektrik santralinin temel çalışma metodolojisini özetlemektedir.
Termal Elektrik Santrallerinin Avantajları
Kullanılan yakıt, yani kömür, oldukça ucuza mal olur.
Başlangıç maliyeti, diğer üretim tesislerine göre daha azdır.
Hidroelektrik güç istasyonlarına göre daha az alana ihtiyaç duyar.
Termal Elektrik Santrallerinin Dezavantajları
Duman ve gazların oluşumu nedeniyle atmosferi kirlendirir.
Çalışma maliyeti, hidroelektrik tesislerine göre daha yüksektir.
Nükleer Elektrik Santrali
Nükleer elektrik santralleri, birçok açıdan termal tesislere benzer. Ancak buradaki fark, kömür yerine uranyum ve toryum gibi radyoaktif elementlerin temel yakıt olarak kullanılmasıdır. Ayrıca, nükleer bir tesisde, fırın ve buhar kazanı, nükleer reaktör ve ısı değişim tüpleri ile değiştirilir.
Nükleer güç üretimi süreci için, radyoaktif yakıtlar nükleer reaktörler içinde fisyon reaksiyonuna tabi tutulur. Fisyon reaksiyonu, kontrol edilen zincir reaksiyonu şeklinde yayılır ve bu, olağanüstü miktarda enerji üretir, bu enerji ısı şeklinde ortaya çıkar.
Bu ısı, ısı değişim tüplerinde bulunan suya aktarılır. Sonuç olarak, çok yüksek sıcaklıkta süper ısıtılmış buhar oluşur. Buhar oluşumu işlemi tamamlandığında, kalan süreç, bu buharın türbin bıçaklarını sürerek elektrik üretmesi açısından tamamen bir termal elektrik santraliyle aynıdır.
Hidroelektrik Güç İstasyonu
Hidroelektrik tesislerde, düşen suyun enerjisi, türbini döndürmek için kullanılır, bu da geriye doğru jeneratörü çalıştırmak ve elektrik üretmek için kullanılır. Dünya yüzeyine düşen yağmur, okyanuslara doğru akan potansiyel enerjiye sahiptir. Bu enerji, suyun belirli bir dikey mesafe boyunca düştüğü yerlerde eksen işine dönüştürülür. Hidroelektrik güç, doğal olarak yenilenebilir bir enerjidir ve şu denklemle verilir:
P = gρ QH
Burada, g = yerçekimi ivmesi = 9.81 m/sn²
ρ = su yoğunluğu = 1000 kg/m³
H = suyun düşme yüksekliği.
Bu güç, alternatör şaftını döndürmek ve onu eşdeğer elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır.
Önemli bir nokta, hidroelektrik tesislerin, termal veya nükleer karşıtlarına göre çok daha düşük kapasitelerde olmasıdır.
Bu nedenle, hidroelektrik tesisler genellikle termal tesislerle birlikte programlanarak, zirve saatlerinde yük hizmetini sağlamak için kullanılır. Onlar, termal veya nükleer tesisin zirve saatlerinde etkin bir şekilde güç sağlama konusunda yardımcı olur.
Hidroelektrik Güç İstasyonlarının Avantajları
Herhangi bir yakıt gerektirmez, su elektrik enerjisi üretimi için kullanılır.
Temiz ve düzenli bir enerji üretimidir.
Yapım basittir, az bakım gerektirir.
Sulama ve sel kontrolü konusunda yardımcı olur.
Hidroelektrik Güç İstasyonlarının Dezavantajları
Baraj yapımı nedeniyle yüksek başlangıç maliyeti gerektirir.
Su kullanılabilirliği, hava koşullarına bağlıdır.
Tesis, dağlık bölgelerde olduğu için yüksek iletim maliyeti gerektirir.
Güç Üretim Türleri
Yukarıda belirtildiği gibi, kullanılan yakıt türüne bağlı olarak, güç üretim tesisleri ve güç üretim türleri sınıflandırılır. Bu nedenle, gayet büyük ölçekte güç üretimi için 3 ana sınıflandırma şunlardır:
Termal güç üretimi
