ELEKTRİK SANTRALI

ELEKTRİK SANTRALI; Alm. Kraftwerk, Fr.
Usine geeneratrice, İng. Power plant. Elektrik
enerjisinin üretildiği merkez. Bir santralda iki ana
makina vardır. Bunlardan biri herhangi bir enerjiyi
mekanik enerjiye çeviren makinadır. Bu bir su
türbini, buhar türbini, dizel motoru veya gaz türbini
olabilir. Diğer makina da bir alternatif akım üreticisidir.
Buna jeneratör denir. Santraller kullandıkları
maddeye göre isimlendirilirler. Bunlar kısaca
kömür, petrol, doğal gaz, nükleer yakıt ve sudur.
Buharlı Elektrik Santralları
Buhar kazanı, buhar türbini ve jeneratörden
ibârettir. Buhar, kazanda elde edilir, türbinde mekanik
enerjiye çevrilir ve jeneratörde elektrik enerjisi
elde edilir.
Buhar kazanı: 15 katlı binâ yüksekliğinde
olanları mevcuttur. Buhar kazanı, sıcaklıkla genişlemeyi
mümkün kılabilmek amacıyla çelik bir
çerçeve üzerine yerleştirilmiştir. Kazanın fırınına,
petrol, gaz veya toz hâlindeki kömür gönderilir.
Kazanın altında yanan bu maddelerden çıkan kızgın
gazlar, kazandaki borular etrâfından geçerek
suyu ısıtır. Yaklaşık 540°C sıcaklık ve 200 kgf/cm2
basınçta buhar elde edilir. Bu buhar türbine gönderilir.
Kullanılan buhar ikinci bir defâ türbine
gönderilebildiği gibi, geri alınarak kazanda tekrar
ısıtılabilir. Bu suretle verim yükseltilir.
Buhar türbini: Buharın yüksek sürati, türbinin
sık pervânelerine çarparak döndürür. Türbinin
pervâneleri, buharın enerjisinden en iyi bir şekilde
faydalanabilmek için, değişik şekillere sâhiptir.
Normal türbinlerin dönüşü 3600 devir/dakikadır.
Soğutma suyu: Türbinden geçen kullanılmış
buharı, buhar kazanma geri döndürmeden, buharı
yoğunlaştırmak için soğutma suyuna ihtiyaç
olabilir. Yakın bir göl veya nehrin suyu bu maksatla
kullanılabildiği gibi, soğutma kulelerinden de faydalanılabilir.
Bu durumda türbinin yoğunlaştırıcısındaki
su, kuleden geçirilerek soğutma sağlanır.
Kontrol odası: Modern santraller bir kontrol
odasından yönetilir. Santralın durumu gösterge
ve sayaçlardan kontrol edilir. Bir tipik santralde sıcaklıkla
ilgili yaklaşık 600 gösterge, basınçla ilgili
40, suyun akımı ile ilgili 20 ve değişik maksatlarla
ilgili 600 gösterge ve sayaç mevcuttur.
Hidroelektrik Santrallar
Jeneratörlerin dönmesi, düşen suyun enerjisinden
faydalanılarak gerçekleştirilir. Bu su doğrudan
türbinin kanatlarına çarparak dönüşü sağlar.
Elde edilecek elektrik gücü, suyundan faydalanılan
nehrin akış hacmine, düşüş yüksekliğine bağlıdır. En
uygun hidroelektrik santralleri, yeterli yağmurlarla
beslenen ve akış eğimi büyük olan nehirler üzerine
kurulur. Nehre yapılacak bir barajla, santralin
sürekli çalışması için su biriktirilmiş olur. Barajdan
sular cebrî borularla türbine taşınır. Kullanılan türbinin türü su yüksekliğiyle yakından ilgilidir. Eğer
düşüş yüksekliği 300 metreden büyükse, darbe türbinleri
kullanılır. Bu türbin, yüksek hızdaki suyun
türbinin dış çevresindeki kepçelere vurmasıyla döndürülür.
Eğer suyun yüksekliği 300 metreden düşükse,
reaksiyon türbinleri kullanılır. Bu tip türbinlerde
ise suyun yalnız hız enerjisinden değil,
basıncından da faydalanılır. Su, türbini 100-200
devir/dakikada çevirdiği için ve buhar türbinleri
3600 devir/dakika çalıştığı için bu türbinlerin düzeni
buhar türbinlerinden farklıdır.
Günün belirli saatlerindeki büyük elektrik ihtiyâcını
karşılamak için, değişik düzene sâhip hidroelektrik
santraller mevcuttur. Enerjiye talep çok
olduğu zaman su üst seviyeden alt seviyeye düşürülerek
enerji kazanılır. Enerjiye talep az olduğu
zaman, fazla olan enerji ile pompa çalıştırılarak
su alt seviyeden üste yükseltilir. Gel-git (med-cezir)
olayının büyük olduğu yerlerde bu olaydan
faydalanılır. Böyle ilk santral Fransa’da Rance
Nehrinde 1966’da 240 MW güçle kurulmuş olup,
24 türbine sâhiptir.
İçten Yanmalı Motorlu Santrallar
Bu santrallar dizel motorları ve gaz türbinleri
ile tahrik edilirler. Yüksek yakıt ihtiyâçlarından
dolayı büyük buhar türbinlerine göre daha pahalıdırlar.
1000-15000 kw arasında güçleri bulunan
bu santraller küçük yerleşim merkezlerine güç temin
ettikleri gibi, ihtiyâcın yüksek olduğu saatlerde
devreye girmek üzere de yapılırlar. Buhar türbinlerinin
devreye girmesi saatler aldığı hâlde, dizelmotorları
ve gaz türbinleri birkaç dakikada
devreye girerler. Bu sebepten, günün birkaç saatinde
ihtiyaç olan ilâve gücü elde etmek için kullanılırlar.
Ayrıca hastâne gibi kurumlarda elektrik
kesildiği durumlarda devreye girerler.
Nükleer Santrallar
Uranyum veya plutonium atomlarının bir nükleer
reaktörde fizyon veya parçalanmasıyla ortaya
çıkan ısı enerjisi, buhar elde etmek için kullanılır.
Buhar ile türbinler döndürülür. Buhar türbininden
farkı, fosil yakacak yerine nükleer yakacak
kullanır ve buhar kazanı yerine nükleer reaktör
mevcuttur. Nükleer yakıt olan uranyum 235 veya
plutonium 239 atomlarına nötronların çarpmasıyla
fizyon meydana gelir. Fizyon işleminde ısı yanında
meydana gelen nötronlar fizyonun devâmını
sağlar. Kontrollü bir düzen ile ısı kaynağının sürekliliği
sağlanır. Nükleer reaktörlerin değişik türleri
mevcuttur. Bunlar nötronların enerjisi ve sayısının
kontrol edilmesinde reaktör çekirdeğinden
ısının sıvı veya gaz ile uzaklaştırma türüne göre
değişikliklere sâhiptir.
Nükleer güçten elektrik, ilk defâ 1951’de
ABD’de Arco (Idaho)daki deneme merkezinde elde
edilmiştir. 1976 yılında ABD’de 55 tâne nükleer reaktör çalışmakta ve 160 tânesi yapım hâlindeydi.
İngiltere, Fransa, Almanya, Japonya, Rusya
Federasyonu, Ukrayna ve Kazakistan’da da nükleer
enerji santralları vardır. 1970’lerde yaygınlaşan
nükleer reaktörler, 1980’lerde, Three Mile Island
(ABD) ve Chernobil (Rusya) santrallarmda meydana
gelen kazâlar, ülkeleri temkinli davranmaya
zorlamıştır. Genellikle nükleer santrallar çok pahalı
inşâ edildikleri hâlde, işletim masrafları düşüktür.
Elektrik Santralları ve Çevre
İlk zamanlar yeni bir elektrik santralinin kurulması
dâimâ soğuma suyunun mevcudiyetine
ve çevredeki ihtiyâca göre karar verilmekteydi.
Ancak 1960’ların sonlarından îtibâren hava ve su
kirliliği santrallerin yapımı ve işletmesinde önemli
olmuştur. Santral yeri ve iletim hatlarının inşâsından
dolayı ormanları kesmek, şerit yollar açmak
gerekmektedir.
Hava kirliliği: Kömür ve petrolde az miktarda
sülfür mevcuttur. Yakıtın yanmasıyla sülfür;
sülfür dioksit gazına dönüşür. Bu gaz insanlara, biti
kilere ve binâlara zararlıdır. Fosil yakıtın kullanılmasıyla
sülfür dioksit gazı, uçucu kül ve diğer
artıklar bâzıları 300 metreye varan bacalarla havaya
verilir. Kül, elektrostatik tutucularla alınabilirse
de, sülfür dioksitin tutulması kolay değildir.
Bu sebepten daha pahalı sülfür oranı düşük kömür
kullanılır. Dünyâdaki petrol kaynaklarının
ancak % l’inin sülfür oranı % l ’in altındadır ve ancak
% 28’inin sülfür oranı % 2’nin altındadır.
Isı kirliliği: Tabiatta mevcut ısı dengesinin
bozulması ısı kirliliği olarak bilinir. Modern fosil
yakacak kullanan santrallerin verimi % 40 civânndadır.
Yâni % 60 yakıt enerjisi elektrik enerjisine
çevrilmeden havaya veya soğutma suyuna verilir.
En kolay ve ucuz soğutma yolu, soğutma suyunun
bir göl veya nehirden alınarak kullanılıp geri
verilmesidir. Ancak, göl ve nehirdeki canlılar suyun
sıcaklığına ve sudaki oksijen miktarına karşı
çok hassastırlar. Su sıcaklığı arttıkça, sudaki erimiş
oksijen miktarı azalır. Bu, özellikle küçük su kaynakları
için önemlidir. Değişik bir yol da soğutma
kuleleri kullanarak soğutma suyunu bacalarda soğutup,
sıcaklığı havaya vermektir. Bu sûretle aynı
su sürekli olarak kullanılır. Başka bir yol ise sun’î
göller yaparak buradaki suyun kullanılmasıdır.
Radyoaktif kirlilik: Fizyon işleminde, uranyum
ve plutoniumun ağır atomları daha hafif atomlara
ayrılırlar. Bunlar fizyonun artıkları olup, radyoaktiftirler.
Bunların dışarı kaçmasının önlenmesi
gerekir. Bu amaçla fizyon işlemi ve nükleer
yakıt önce paslanmaz çelik veya zirkonyum hazneler
içine konulur. Bu ise çelik basınçlı hazne
içine yerleştirilir. Üçüncü koruma olarak etrâfı
kalın çelik veya beton ile çevrilir. Bunlar şehirlerden
uzak yerlere deprem gibi büyük etkileredayanacak şekilde yapılır. Deneyler, iyi bir sistemde,
radyoaktif yoğunluğunun kabul edilebilir
sınırın % l’ine indirilebileceğini göstermiştir.