Elektrik Enerjisinin Üretilmesi
Elektrik Enerjisinin Üretilmesi
TERMİK SANTRALLAR
Termik santraller, kömür, akaryakıt veya
gaz gibi fosil yakıtların yakılması yoluyla elektrik üretir. Su santraller da,
ocağın kazan bölümünde dolanan su, çok sıcak buhar haline dönüşür ve bu buhar,
elektrik akımı üreten alternatörlere bağlı türbinleri çalıştırır. İlk büyük
petrol krizi sanayileşmiş Batılı ülkelerde bu tip termik santrallerin yapımını
yavaşlattı. Ancak gene de bu tip santraller, birçok ülkede enerji açığını
kapatmakta görev üstlenmeye devam etmektedir.
Termik
santrallerin ürettiği ısının bir bölümü çevreye atılır. Soğutma suyunun
sağlandığı kıyı ve ırmak suları birkaç derece ısınır. Kömürün yanmasıyla oluşan
küllerin bir bölümü bacaların elektrostatik filtrelerinden dışarı sızar. Ve nihayet,
bütün fosil yakıtlar azot ve kükürt içerir ve bu maddeler yanma sonrasında
oksitler halinde atmosfere karışır. Çevre uzmanlarına göre gaz atıklar,
ormanlar için son derece zararlı olan asit yağmurlarının en önemli nedenidir.
Termik Santralın Çalışma Yöntemi
Elektrik enerjisine dönüştürülecek olan
termik enerjiyi üretmek için, yakıt bir buhar kazanında yakılır. Buhar kazanı,
bir ocak ile bir boru demetinden oluşur; boruların içinde dolanan su, burada
ısıtılır ve buhar haline geldikten sonra türbinlere gönderilir. Eğer yakıt
olarak kömür kullanılıyorsa, bu kömür önce öğütülüp toz haline getirilir; sonra
sıcak havayla karıştırılır ve brülörle buhar kazanının yanma odasına
püskürtülür. Eğer sıvı yakıt kullanılıyorsa, bu sıvı yakıt önce akışkanlığının
artması için ısıtılır, sonra kullanılır.
600MW'lik bir
santralde buhar 565 derecelik bir sıcaklığa ve 174 bar düzeyinde bir basınca
çıkarılır. Yüksek basınçlı türbinlere yollanan buhar kısmen genleşerek türbin
çarklarını döndürür. Bu ilk aşamadan geçen buhar, enerjisinin bir bölümünü
korur. Aynı buhar, ayrı bir devre aracılığıyla yeniden kazana gönderilir ve
tekrar ısıtılır; sonra 34 bar düzeyinde bir basınçla, orta basınçta çalışan
türbine basılır. Düşük basınç bölümündeyse buhar tam olarak genleşir. Bu
çevrimin sonunda basıncı 300 milibara düşen buhar kon dansöre gönderilir.
Kon dansör, buharın yeniden suya dönüştürüldüğü soğuk bir kaynaktır. Buhar burada, içinde soğutma suyunun dolandığı binlerce küçük çaplı boruya temas ederek tekrar suya dönüşür. Sonra pompalarla toplanır ve yeniden ısıtma çevrimine sokulur; bu amaç için türbinin farklı noktalarında ısıtılan buhardan yararlanılır. Böylece yeni çevrim başlamış olur: su tekrar buhar kazanına girer, burada ısıtılarak buharlaştırılır ve türbinlere doğru yollanır. Türbinlerin mekanik enerjiyse alternatör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Ve son olarak da bir transformatörde gerilimi yükseltilen elektik, genel iletim hatlarına verilir.
NÜKLEER GÜÇ SANTRALLARININ GENEL
TANITIMI
Nükleer Güç
Santralleri ile Termik Santraller birbirleri ile benzer özellikler taşırlar.
Her iki santral tipinde de elde edilen buharın ısıl enerjisi türbinde mekanik
enerjiye ve mekanik enerji de dejeneratörlerde elektrik enerjisine
dönüştürülerek elektrik üretilir. Bu santraller arasındaki temel fark buharın
elde ediliş yöntemidir. Bütün nükleer reaktör tiplerinde bölünmeden açığa çıkan
enerji buhar üretiminde kullanır ve bu buhar üretimi doğrudan reaktörün korunda
ya da buhar üreteçlerinde yapılır. Bu nedenle nükleer reaktörlerdeki bölünme
reaksiyonu termik santrallerde fosil yakıt yakmakla aynı işleve sahiptir. İlk
olarak nükleer güç santrallerini tanıtmadan önce bölünme (fisyon) reaksiyonu
mekanizmasını anlatmakta yarar vardır. Nükleer reaksiyonda açığa çıkan enerji,
temelde U235 izotopunun ya da herhangi bir bölünmeye yatkın (fisil) izotopun
(Pu239, U233) nötronla etkileşmesinden ötürü parçalanması olayı sonucunda açığa
çıkan fazlalık bağlanma enerjisidir. Nötronla etkileşen U235 çekirdeği kararsız
hale geçerek, kendisinden daha hafif iki çekirdeğe ayrılır ve bu esnada da
ortalama olarak iki nötron açığa çıkarır. Bu reaksiyon sonucu açığa çıkan
bölünme enerjisi yaklaşık 200 MV' dir. Bu enerji buhar üretimi için soğutucuya
aktarılır ve açığa çıkan nötronlardan biri bölünmeye yatkın başka bir izotopu
parçalayarak zincirleme reaksiyonuna sebep olur. Diğer nötron ise reaktör
içindeki diğer malzemeler tarafından yutulur ya da sistemden kaçar. Nükleer
reaktörler bu zincirleme bölünme reaksiyonunun kontrollü olarak yapıldığı
sistemlerdir. Bölünme reaksiyonunun önemini anlamak için
Bölünme
reaksiyonu sonucu açığa çıkan nötronların etkili bir şekilde kullanılabilmesi
için bölünmeye yatkın izotoplarla etkileşme olasılıklarını arttırmak gerekir.
Bu nedenle bölünme reaksiyonlarından açığa çıkan hızlı nötronlar moderatör adı
verilen yavaşlatıcı malzemeler yardımı ile yavaşlatılarak bölünmeye yatkın
malzemelerle etkileşim olasılıkları arttırılır. Diğer bir malzeme de yansıtıcı
(reflector) dır. Bu malzeme korun etrafına yerleştirilerek nötronların
sistemden dışarı kaçma olasılıklarını azaltmak için kullanılır. Moderatör
malzemesi aynı zamanda yansıtıcılık işlevini de görebilir.
İlk kontrollü
bölünme reaksiyonu 1942 yılında Amerika Birleşik Devletlerinde inşa edilen CPI
Reaktöründe gerçekleştirilmiştir. Bu reaktörde yakıt malzemesi olarak doğal
uranyum ve moderatör olarak grafit kullanılmıştır. İlk nükleer reaktörde olduğu
gibi nükleer reaktör tasarımcılarının reaktör yakıtı için seçimleri doğal
uranyum (%0.71 U235, %99.27 U238) ya da %3, %4 oranında zenginleştirilmiş
uranyumdur. Eğer yakıt doğal uranyum seçilirse moderatör olarak grafit ya da ağır
su kullanılmalıdır.
Günümüzde,
elektrik üretimi için kullanılan santrallerin büyük bir bölümü Basınçlı Su
Reaktörü (PWR), Kaynar Su Reaktörü (BWR), ve Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür
(PHWR). Bunlardan ilk ikisi, hafif su soğutmalı termal reaktör sınıfına girer,
moderatör ve reflektör malzemesi olarak da hafif su kullanılır. Üçüncü reaktör
tipi ise dünyada ilk olarak Kanada'da elektrik üretimi için kurulan ve soğutucu
olarak ağır su kullanan Basınçlı Ağır Su Reaktörüdür.
BASINÇLI SU REAKTÖRÜ (PWR)
Basınçlı su
reaktörleri ticari olarak elektrik üretimi için ABD'de kullanılan ilk reaktör
tipidir. Bu tür reaktörlerde korda üretilen enerji birincil devre soğutucu
vasıtasıyla kordan çekilir. İkincil devrede buhar üreteçlerinden alınan buhar
türbinlerinde genişletilerek jeneratörde elektrik üretilir. Birincil devre
basıncı, soğutucu suyun kaynamasını engellemek için, 15-16 MP civarındadır.
Soğutucunun kora giriş sıcaklığı 290-
Yakıt içinde
fisyondan açığa çıkan nötronlar soğutucuda yavaşlatılarak zincirleme fisyon
reaksiyonunu sağlarlar. Aynı anda açığa çıkan kinetik enerjinin büyük bir kısmı
yakıt içinde ısıl enerjiye dönüşür ve bu enerji ısı iletimi ile soğutucuya
aktarılır, bir kısmı ise hızlı nötronlar tarafından moderasyon anında moderator
vazifesi de gören soğutucuya aktarılmıştır.
Reaktör koru
dayanıklı bir çelikten yapılmış silindirik bir basınç kabı içerisinde
yerleştirilmiştir. Basınç kabı bu tip reaktörlerin ömrünü kısıtlayan en önemli
bileşendir.
Hemen hemen bütün
reaktör tiplerinde reaktör basınç kabı ve soğutucu sistemleri koruma kabı adı
verilen çelik bir kabuğun içindedir. Bu çelik kabuk betondan yapılmış ikinci
bir koruyucu yapının içerisinde yer alır. Bu sistem dış etkilerden reaktör
sistemini korumak ya da reaktörden bir kazadan dolayı açığa çıkabilecek
radyasyonun çevreye sızmasını önlemek için tasarlanmıştır.
KAYNAR SU REAKTÖRÜ (BWR)
Kaynar su
reaktörü dünyada basınçlı su reaktöründen sonra en yaygın olarak kullanılan
reaktör tipidir. Kaynar su reaktörleri
(BWR) birçok yönden PWR reaktörüne benzemekle birlikte, temel fark reaktör koru
içinde kaynama olayına izin verilmesidir. BWR tipi reaktörlerin diğer hafif
sulu reaktörlere göre üstünlüğü reaktör koru içinde doğrudan elde edilen
buharın türbinlere gönderilmesidir. Bu nedenden dolayı BWR reaktörleri doğrudan
çevrim ile çalışır. Basıncın PWR tipi reaktörlere göre daha düşük olması
nedeniyle (7 MPa) basınç kabı et kalınlığı daha düşüktür.
BASINÇLI AĞIR SU REAKTÖRÜ (PHWR)
Basınçlı Ağır Su
Reaktörleri, Basınçlı Su Reaktörleri ile benzer özellikler taşırlar. Ağır su
reaktörü olarak adlandırılmalarının nedeni moderator ve soğutucu için ağır su
(D20) kullanmalarıdır. Bu tür reaktörlerin en yaygın olarak kullanıldığı ülke
Kanada'dır. Kanadalılar son 40 yılda CANDU (CANada Deuterium Uranium) adını
verdikleri Kanada reaktörünü tasarlayıp geliştirerek Basınçlı Ağır Su Reaktörü
teknolojisinde lider olmuştur.
CANDU
reaktörlerinde yakıt olarak doğal uranyum kullanıldığı için zenginleştirme
tesislerine ihtiyaç yoktur. Düşük basınçta moderator, ağır su (D20) ve yatay
silindir şeklinde bir reaktör kabı vardır. Reaktör kabının içinde yatay şekilde
geçen 380 adet yakıt kanalı bulunur. Yakıt kanalları doğal uranyum yakıt ve
ağır su soğutucusundan oluşur. Yakıt kanalındaki yakıt elemanları basınç tüpü
içindedir.
HİDROELEKTRİK ENERJİ
M.Ö. 3000-2000
yıllarından itibaren Mezopotamya ve Çin 'de, Mısır ve Anadolu 'da suyun
potansiyel ve kinetik enerjisinden faydalanılmıştır. Buhar makinasının icadına
kadar bir cismi hareket ettirmek için kuvvet kaynağı olarak sadece su ve
rüzgardan yararlanılıyordu. Rüzgarın süreksiz olması nedeniyle daha çok su
kullanılmıştır.
Suyun Potansiyel
ve kinetik enerjisinden faydalanılarak çeşitli tipte hidroelektrik tesisler
yapılabilir. Çöllerde ve sıcak ülkelerde suyun buharlaşmasından faydalanmak
suretiyle yapılan depresyon tesisleri, gel-git olayından ve dalga enerjisinden
faydalanılarak yapılanlarla akarsular üzerinde kurulan sistemler buna örnek
verilebilir.
Depresyon Tesisleri:
Denizden alçakta
olan çöllerde veya denize kıyısı olan çok sıcak bölgelerde, yüzeyden suyun
fazla buharlaşmasından yararlanmak amacıyla hidroelektrik tesisler
yapılmaktadır. Çok sıcak bölgelerdeki uygun bir koy bir duvar aracılığıyla
denizden ayrılır. Denizden ayrılan kısımda serbest su yüzeyinden buharlaşma
sonucunda, buranın su seviyesi alçalır. İşte buharlaşan bu su miktarına eşit
debi denizden alınarak hidroelektrik tesisi kurulur. Çöllerde yapılan
tesislerde ise çölün denizden alçak olan kesimlerinde bir tünel veya bir kanal
ile deniz suyu taşınır. Çukur bölgede yapılan tesiste ise enerji üretilir.
Çukur bölgede oluşan göl kesimden bir yıl içinde buharlaşan su miktarına eşit
olan debi, denizden alındığı takdirde zaman içinde gölde kararlı bir seviye
oluşur. Çukur bölgede oluşan bu gölün hacminin deniz suyundaki tuzu depolayacak
kadar büyük olması gerekir.
Kattara
Hidroelektrik projesi. Kattara Çölü Kahire'nin
Gel-Git Hidroelektrik Tesisleri:
Açık denizlerde
meydana gelen gel-git olaylarından yararlanılarak elektrik enerjisi elde
edilmesi için kurulan tesislerdir. Yükselen deniz suyu bir nehrin ağzında
yapılan hazneye veya bir koya doldurulur. Boşalırken, dolarken veya her iki
yönde çalışan tek ve çift hazneli gelgit tesisleri yapılmıştır.24 saat içinde,
20 dk süre ile deniz iki defa kabarır ve alçalır. Dolarken ve boşalırken aynı
türbin çalışabilir. İki taraf arası seviye farkı
Dalga Enerjisinden faydalanılarak Enerji
Üreten Tesisler:
Bu tesisler henüz
uygulama safhasına girmemiştir. Dalga enerjisinin de süreksiz olması bu tür
tesislerin faaliyet sürelerini kısıtlamaktadır. İstanbul Boğazındaki akıntıdan
enerji elde edilmesi ise mümkün değildir. Çünkü tesisin masrafları üretimle
elde edilecek gelirin çok çok üstündedir. Ayrıca tesisin kurulabilmesi için
Boğaz deniz trafiğine kapatılacaktır ve üretilecek enerji ise yalnızca 5 MW
gücündedir. Yani konvansiyonel olmayan tesisler ancak belirli yerlerde ve belirli
koşullar altında yapılabilmektedir.
Akarsular üzerinde kurulan Hidroelektrik
Tesisleri:
Bu tür santraller
iki ana bölüme ayrılır. Barajsız hidroelektrik santralleri, nehir santralleri
veya çevirmeli hidroelektrik tesisleri.
Barajsız Hidroelektrik Tesisleri:
Akarsu, bağlama adı verilen bir sistem aracılığıyla kabartılarak su alınır. Alınan su bir tünel veya kanal yardımıyla az bir eğim oluşturacak şekilde, aynı veya başka bir akarsu yatağına bırakılır. Böylece seviye farkından yararlanılarak elektrik enerjisi üretimi sağlanır. Akarsu üzerine yapılan bağlama yardımı ile kabartılan suyun, seviye farkından yararlanarak kanalsız veya tünelsiz tesisler yapılmaktadır.
Barajlı Hidroelektrik Tesisler:
Akarsu üzerinde
bir baraj yardımı ile mevsimlik, yıllık veya çok yıllık hazneler. Elektrik
enerjisi üretimi ihtiyaca göre ayarlanarak, pik saatlerindeki ihtiyaç kolayca
karşılanır. Yedek türbinler yardımı ile yağışlı yıllarda güvenilir enerjinin
üstünde ikincil enerji üretilebilir ve haznenin büyüklüğüne göre kurak
mevsimlerde enerji ihtiyacı karşılanabilir. Bunlara karşın barajların önemli
olumsuzlukları da göz ardı edilmemelidir.
Editör 3
Elektrik Enerjisinin Üretilmesi Termik Santralın Çalışma Yöntemi ders notu konu özeti çalışma notları özetler ders anlatım eğitim öğretim kaynakları Barajlı Hidroelektrik Tesisler Barajsız Hidroelektrik Tesisleri Akarsular üzerinde kurulan Hidroelektrik Tesisleri Akarsular üzerinde kurulan Hidroelektrik Tesisleri Dalga Enerjisinden faydalanılarak Enerji Üreten Tesisler Gel-Git Hidroelektrik Tesisleri Depresyon Tesisleri BASINÇLI AĞIR SU REAKTÖRÜ (PHWR) TERMİK SANTRALLAR
Benzer Fen Bilimleri Ders Notları
- Gregor Mendel ve Kalıtımla İlgili Temel Kavramlar
- Vitaminler ve Bu Vitaminlerin Görevleri Nelerdir?
- Besin Zinciri
- Mikroskobik Canlılar
- Sindirim Sistemi Organları ve Görevleri
- Basit Makineler ve Makaralar
- + Ders Notları Ekleyin
- Ders Notları Ana Sayfa
Elektrik Enerjisinin Üretilmesi Hakkında Yorum Yazın...
Elektrik Enerjisinin Üretilmesi Hakkında Yazılan Yorumlar
Henüz Yorum Yazılmamış.
İlk Yorumu Siz Yazabilirsiniz.