Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Enerji Santralleri Çalışma Prensibi

Enerji santrallleri, özetle elektrik üretmek amacıyla kurulan endüstriyel tesislerdir. Santralin elektrik üretebilmesi için bir enerji kaynağına ihtiyacı vardır ve bu kaynak türü santralin çalışma prensibini oluşturur. Günümüzde yaygın olan olarak kullanılan termik santraller kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlar veya nükleer yakıtlar ile çalışmaktadır. Rüzgar, güneş ve hidroelektrik enerji santralleri ise elektrik üretmek için rüzgar, güneş ve su gibi yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmaktadır. Bu bağlamda, enerji santrallerinde elektrik üretmek için kullanılan kaynakları şöyle özetleyebiliriz:

  • Fosil yakıtlar; kömür, petrol, doğal gaz vb
  • Nükleer reaktörler
  • Güneş enerjisi
  • Rüzgar enerjisi
  • Hidroelektrik
  • Jeotermal ısı kaynağı
  • Biyokütle

Termik santraller, özünde bir ısı kaynağını suyu ısıtmak için kullanmaktadır. Kullanılan yakıt ile yüksek sıcaklıkta ve yüksek basınçta su buharına dönüşen akışkan, büyük buhar türbinlerini döndürerek elektrik üretilmesini sağlar. Termik santrallerde istenen yüksek sıcaklık ve basınç seviyeleri fosil yakıtların veya biyokütlenin yakılmasıyla ya da nükleer reaktörlerden çıkan yüksek enerjisinin kullanılmasıyla elde edilir. Ayrıca, yer altında birikmiş ısının (jeotemal) kullanılmasıyla da santrali çalıştırmak mümkündür.

Termik Santrallerin Çalışma Prensibi

Termik santraller, termodinamikte Rankine çevrimi denilen bir prensip ile çalışırlar. Bu kapalı çevrimde su bir pompa aracılığıyla sisteme pompalanır. Ardından bir boyler içerisinde yüksek sıcaklık ve basınçta su buharına dönüştürülür (Boyler fosil yakıtlar, jeotermal enerji, biyokütlenin yakılması veya nükleer enerjiyle çalışır). Bu buhar daha sonra buhar türbinlerine gönderilir ve türbinin döndürülmesiyle elektrik üretilir. Türbinden çıkan düşük sıcaklıktaki ve düşük basınçtaki buhar bir kondenserde (yoğuşturucu) yoğuşturularak su fazına geçer ve tekrardan pompaya gönderilir.

Termik santrallerin bileşenlerine biraz yakından bakalım.

Boyler (kazan): Boylerde yakıtın yakılmasıyla yüksek miktarda ısı enerjisi ortaya çıkar. Bu ısı pompadan gelen suyu ısıtır ve yüksek sıcaklık ve basınçta buhar elde edilir. Boylerin içerisindeki çelik borular suya maksimum teması sağlayacak şekilde sıralanmaktadır. Kömür veya doğal gazın yakılmasıyla ortaya çıkan baca gazı termik santralin ve boylerin tasarımına göre superheater, ekonomizer ve hana ön ısıtıcından geçirilir ve atmosfere salınır. Ekonomizerler pompa suyunun kazana girmeden önce bir miktar ısıtılmasını ve böylelikle atık enerjinin kullanılmasını sağlar. Hava ön ısıtıcısı ise boylere alınan yakıt hava karışımındaki havaya ön ısıtma yapılmasını sağlar.

Buhar türbini: Buhar türbinleri yüksek sıcaklık ve basınçtaki buhar ile çalışır ve buharın içerisindeki yüksek ısı enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürülmesini sağlar. Enerjisini türbine aktaran buhar, türbin çıkışında genleşir; sıcaklığı ve basıncı düşer. Bu buhar daha sonra sistemin yoğunlaştırıcı ekipmanına gönderilir.

Kondenser: Türbinden gelen düşük sıcaklık ve basınçtaki su konderde yoğunlaştırılarak suya dönüştürülür. Bunun sebebi sistemin belirli bölümünde doğrudan buharın değil suyun sirküle edilmesini sağlamaktır. Çünkü suya hareket kazandırmak buharı hareketlendirmekten daha düşük enerji gerektirir. Bu da sistemin toplam verimliliğini artıran bir işlemdir.

Alternatör: Termik santrallerde buhar türbini alternatöre akuple edilmektedir. Alternatör türbinin hareketiyle döner ve elektrik enerjisi üretilir. Elektriğin daha sonra trafo vasıtasıyla regüle edilir ve şebekeye aktarılır.

Pompa: Kondenserden gelen su pompa ile yeniden boylere aktarılır. Çevrim sırasında bir miktar su sistemden kaçak olarak dışarı çıkabilir. Bu su harici bir su kaynağından sağlanan su ile kompanse edilir.

Termik santraller her ne kadar kesintisiz bir güç sağlama özelliğine sahip olsa da ağırlıklı olarak fosik yakıtlara bağlı olduğundan yüksek bir sera gazı emisyonuna neden olur. Günümüzde tüm dünyada kurulu güç olarak hala en yüksek kullanım oranına sahip olsa da güneş ve rüzgar enerji sistemleri ucuzlayan altyapı ve bileşenler ve en önemlisi de çok düşük karbon ayak iziyle enerji sektörünün yükselen değerleri olmaya başlamıştır.

Yenilenebilir Enerji Santralleri Çalışma Prensibi

Günümüzde en yaygın yenilenebilir enerji santralleri güneş, rüzgar ve hidroelektrik enerji sistemleridir. Güneş enerjisi sistemlerinde (GES) güneşten gelen ışınlar güneş enerji panellerine (PV – fotovoltaik paneller) çarparak elektronların hareket etmesini ve bu sayede elektrik akımı oluşmasını sağlar. Üretilen DC enerji bir invertör vasıtasıyla AC akımına dönüştürülür ve sisteme beslenir. GES’ler ana şebekeye bağlı olarak kullanılabildiği gibi üretilen enerjinin bir solar aküde depolanması ile şebekeden bağımsız olarak da kullanılabilmektedir.

Güneş enerjisi, fotovoltaik prensibin yanı sıra yüksek sıcaklık ve basınçta su buharı elde etmek ve bir buhar türbinini çalıştırmak için de kullanılabilmektedir. Konsantre güneş enerjisi sistemleri ile güneşten gelen ışınlar büyük aynalar ile bir kule üzerine yerleştirilen depodaki suyu ısıtmakta ve buhar elde edilmektedir. Bu buhar da türbinlerden geçirilerek enerji üretilmektedir.

Rüzgar enerji sistemleri (RES) rüzgar enerjisinin tüzgar türbinleriyle mekanik enerjiye daha sonra elektriğe dönüştürülmesi prensibiyle çalışmaktadır. Türbinin üzerinden geçen rüzgarın içerisindeki kinetik enerji türbin kanatlarını döndürmek suretiyle mekanik enerjiye dönüşür. Türbin kanatlarının bağlı olduğu rotor bir dişli kutusu vasıtasıyla jenaratöre bağlıdır. Kanatlar döndükçe jenaratör ile elektrik üretilmektedir.

Leave a comment