Hidroelektrik enerjisi nedir

HİDROELEKTRİK ENERJİSİ

Tanımı

“Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan hidrolik enerji yenilenebilir enerji kaynakları içinde teknoloji gelişimi en ileri düzeyde olan enerji kaynağıdır. Kullanılmakta olan en eski enerji kaynaklarından biri olan hidrolik enerjinin kaynağı sudur. Bu nedenle hidroelektrik santraller bir su kaynağı üzerinde olmak zorundadır. Elektriği uzun mesafelere ileten teknoloji bulunduktan sonra, hidrolik enerji daha da çok kullanılır olmuştur. Hidroelektrik santraller akan suyun gücünü elektriğe dönüştürürler. Akan su içindeki enerji miktarını, suyun akış ya da düşüş hızı belirler. Büyük bir nehirde akan su büyük miktarda enerji taşımaktadır. Ya da su çok yüksek bir noktadan düşürüldüğünde de yine yüksek miktarda enerji elde edilmektedir. Her iki yolla da kanal ya da borular içine alınan su, türbinlere doğru akar, elektrik üretimi için pervane biçiminde kolları olan türbinlerin dönmesini sağlar. Türbinler jeneratörlere bağlıdır ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler.”

Hidroelektrik santraller en önemli ve enerji üretiminde en büyük paya sahip yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Yağmur ve karla yükseklere taşınan suların potansiyel enerjisi türbin ve jeneratörler vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Hidroelektrik her yıl yağışlar tekrarlandığı için yenilenebilir olarak nitelenen enerji kaynağı grubundandır. Hidro gücün, ekonomik olarak isletilebilir potansiyelinin halen 1/3’ü kullanılarak dünya elektrik üretiminin %17’si karşılanmaktadır. Hidroelektrik santraller ile elektrik üretimi, dünyada toplam elektrik üretimine yaklaşık %23 oranında katkıda bulunmaktadır.

Bir megavat kurulu güçten aşağı olan hidroelektrik yapımlara küçük hidroelektrik santralleri (KHES) adı verilir. Bunlar büyük düşü (suyun yüksekten düşürülmesi ilkesi ile elektrik üreten) barajları gerektirmeden küçük akarsulara kurulabilen, küçük yerleşim yerlerine elektrik enerjisi sağlayan türbin düzenekleridir.

Elektriğin toplumsal yasamda kullanılmaya başlandığı 1880’li yıllarla birlikte elektriğin üretimi konusu da dikkat çekmeye başlamıştır. Suyun potansiyelinden yararlanmak isteyen bilim adamları, çalışmalarını yoğunlaştırarak sürdürmüşlerdir. Amerika Birleşik Devletleri’nde çalışan ilk hidroelektrik santral olan Niagara Enerji Santralinin yapımı, dünya çapında hidroelektrik santral inşaatlarının da başlamasını sağlamıştır.

            Aralarında ABD, Kanada, Çin Halk Cumhuriyeti, Brezilya, Rusya Federasyonu, Norveç gibi ülkelerin bulunduğu en yüksek üretime sahip 10 ülkenin üretimleri, dünya hidroelektrik üretiminin %66’sıdır.

 Hidroelektrik kaynaklar, dünya genelinde geniş şekilde yayılmıştır. Yaklaşık 150 ülkede hidroelektrik potansiyel mevcuttur. Ekonomik yapılabilir potansiyelin yaklaşık %70’i henüz geliştirilmemiştir. Dünyanın teknik ve ekonomik yapılabilir hidroelektrik potansiyeli sırasıyla 14 000 TWh/yıl ve 8000 TWh/yıl’dır. 2003 yılı basında bu potansiyelin 728,5 GW’ı (ya da 2743 TWh/yıl) isletmede, 100,7 GW’ı inşa halindedir. Gelecekte yapım için planlanan toplam kapasite 337,9 GW’tır.

Henüz geliştirilmemiş potansiyelin büyük bir kısmı Afrika, Asya ve Latin Amerika ülkelerinde yer almaktadır. Bugün için, hidroelektrik enerji Dünya’da üretilen toplam elektrik enerjisinin yaklaşık %20’sini sağlamaktadır. Hidroelektrik yaklaşık 65 ülkenin ulusal elektriğinin %50’sini, 32 ülkenin %80’ini ve 13 ülkenin de elektriğinin neredeyse tamamını sağlamaktadır. Dünyanın en fazla hidroelektrik enerjisi üreten ülkesi olan Kanada’nın 2002 yılı üretimi 353,2 TWh olup, 27 AB ülkesinin toplamına (364,5 TWh) çok yakındır.

 Avantaj ve Dezavantajları

Rezervuarlı ve nehir tipi olarak yapılan hidrolik santraller, elektrik enerjisi üretimi aşamasında atmosfere hiç sera gazı emisyonu vermemektedir. Ayrıca, öteki azaltıcı ve önleyici (enerji tasarrufu, karasal karbon yutakları, taşkın önleme, su ve toprak kaynaklarının geliştirilmesi ve korunması, vb.) sektörlere yaptığı doğrudan ya da dolaylı katkı ile küresel ısınmaya neden olan emisyonlarının sınırlandırılmasında ve azaltılmasında çok yönlü katkı sağlamaktadır.

 Hidroelektrik santrallerin çevre ile etkileşimi incelenecek olursa, hidro projeler, sera gazları, SO2 ve partikül (parçacık) emisyonlarının olmaması avantajına sahiptir. Barajların, arazi kullanımında yarattığı değişiklikler, insanların topraklarını boşaltması, flora ve fauna üzerine etkileri, dibe çökme ile baraj alanının dolması ve su kullanım kalitesi üzerinde etkileri vardır. Büyük su rezervuarlarının oluşması nedeniyle ortaya çıkan toprak kaybı sonucu doğal ve jeolojik dengenin bozulabilmesi olasılığı vardır. Bu rezervuarlarda oluşan bataklıklar, metan gazı oluşumu için uygun bir ortam teşkil ederler. Akarsularımızın, rejimlerini kontrol altına almak, dolayısıyla taşkın zararlarını önlemek ve depolanan sulardan içme suyu, sulama yararları sağlamak ve enerji elde etmek amacıyla bugüne kadar birçok baraj ve hidroelektrik santralleri yapılmıştır. 1990 yılı itibariyle dünya genelinde toplam elektrik enerjisi üretimi 9 500 TWh (Türkiye’de 70 TWh) olarak gerçekleşmiştir. Bu tüketimin %23’lük (2200 TWh) bölümü hidroelektrik santrallerinde üretilmiştir. Eğer hidroelektrik santrallerde üretilen 2200 TWh’lik enerji termik santrallerde fosil yakıtlar kullanılarak üretilmiş olsaydı 1,5-2,2 milyar ton/kWh/yıl CO2 atmosfere bırakılmış olacaktı.

 Hidroelektrik santrallerin yatırım bedelinin büyük bir kısmını (%70-80) yurtiçi harcamalar oluşturur. Bu da milli ekonomiye ve Gayrisafi Milli Hasılaya (GSMH) anlamlı ve pozitif katkı demektir. Santral yatırımında dışa bağımlılık ve döviz harcaması en alt düzeydedir. İthal ekipman ve hizmet bedelleri yatırımın çok küçük bir bölümünü oluşturur ve hidroelektrik santrallerde çok az yabancı kaynağa ihtiyaç vardır. İhtiyaç duyulan malzeme ve hizmetlerin büyük çoğunluğu yerli piyasadan sağlanabilir. Hidroelektrik santrallerin ekonomik ömrü diğer tip santrallerden çok daha uzundur (yaklaşık 100-200 yıl). İsletme gideri düşüktür ve herhangi bir yakıt gideri yoktur. Ucuz elektrik üreterek rekabetçi elektrik piyasasının oluşmasına en büyük katkıyı yapar. İsletme kolaylığı ve esneklik çok önemli bir özelliğidir. Enterkonnekte sistemde yük dengelenmesi ve frekans düzenlenmesi gibi çok önemli fonksiyonları vardır. Yeşil (çevre dostu) enerji olduğu için Avrupa Birliği ülkelerine ihracatı daha kolaydır. Yakıt kullanmadığı için kirliliğe de neden olmaz. Türkiye’de akarsuların eğimi fazla olduğu için akarsular yoluyla erozyon ciddi bir tehlikedir. Hidroelektrik santraller için yapılan barajlar suyun hızını keserek erozyonun durdurulmasında önemli rol oynarlar. Enerji depolama kapasiteleri olduğundan dışa bağımlılığı azaltırlar ve bu bağlamda arz güvenliğinin sağlanmasına da katkıda bulunurlar. Yöre halkına istihdam, sulu tarım, taşımacılık, su sporları gibi sosyal ve ekonomik faydalar da sağlarlar. Hidroelektrik santraller enerji talebinin en çok olduğu saatlerde hemen devreye girebildiklerinden elektrik fiyatlarının arz sıkıntısına bağlı artışlarına karsı bir sigorta görevi de görürler. Hidrolik santraller arıza anında devreye girebilir ve sistemi ayakta tutarlar.

Hidrolik enerji bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Su, kapalı bir çevrim içinde sürekli hareket etmektedir. Denizlerden, göllerden ve diğer su kaynaklarından buharlasan su; kar ve yağmur olarak yeryüzüne dönmekte, tekrar nehir, deniz ve göllere akmaktadır. Hidrolik güçten enerji üretmek temiz, verimli (%90) ve etkili bir yoldur. Hidroelektrik santrallerin sisteminden geçen suların kalite ve miktarında değişiklik olmaz. Hidroelektrik santrallerin halihazırda ürettiği yıllık 40 milyar kW elektriği üretmek için linyit santrallerinde her yıl 40 ila 100 milyon ton kömür tüketilmesi gerekir. Bu ise çevreye büyük zarar verecek olan 54 milyon ton sera gazı emisyonu, kirlilik ve kül atıkları demektir.

Hidroelektrik santrallerin yatırım maliyetlerinin doğal gaz çevrim santrallerine kıyasla biraz yüksek olduğu söylense de hidroelektrik santrallerinin ömürlerinin çok uzun olduğu dikkate alınarak yapılan hesaplamalar sonucu bu santrallerin yıllık yatırım maliyeti açısından daha avantajlı olduğu ortaya çıkmaktadır. Öte yandan, hidrolik santraller ortalama 50 yıllık ekonomik ömürleriyle, ortalama ekonomik ömürleri 30-35 yıl olan termik santrallere göre daha avantajlı sayılmaktadır. Bu santraller, yöresel sulama ve içme-kullanma suyunun temini için de gayet kullanışlıdır. Öz kaynağımızdır, dışa bağımlı değildir. Gerek enerji, gerekse çok amaçlı Hidroelektrik Santrallerinin (HES) taşkın koruma, çevre ziraatını geliştirme, balıkçılığı destekleme, ağaçlandırma ile çevrenin estetik kalitesini ve su kalitesini yükseltme gibi olumlu etkileri vardır. Yakıt gideri olmaması yüzünden dünya genelinde zaman zaman meydana gelen ekonomik ve diğer krizlerden etkilenmezler ve böylece istikrarlı bir enerji fiyatı oluşturulmasında sigorta görevi üstlenerek ülkelerin sosyo ekonomik kalkınmasında güvenilirlik ve süreklilik sağlarlar.

 Küçük suların (HES) değerlendirilmesi, bulundukları yöreye enterkonnekte şebekenin ulaşma zorunluluğunu da ortadan kaldıracağından, iletim şebekelerindeki kayıplarda önemli bir azalma meydana getirecektir. Küçük HES’ler uzun ömürlü olması, yakıt masrafı gerektirmemesi ve yapımının büyük ölçüde yerli kaynaklara dayanması nedeniyle daha ekonomiktir. İletim ve dağıtım kayıplarını önleyebilmesi nedeniyle küçük HES’ler ulusal şebeke verimliliğini artırıcı bir rol sahibi de olurlar. Küçük HES’lerin bakımları kolay, maliyetleri düşük ve çevreye zararları bulunmamaktadır. Küçük HES’ler kalkınmakta olan kırsal bölgelerde o yörenin olanakları ile yapılabilir ve böylece issizliğe bir çözüm olmasıyla sosyal açıdan yararlı olurlar. Hidroelektrik santrallerin gerek inşaat ve montaj aşamasında gerekse isletme sırasında yöre halkına is ve istihdam yaratması yanında, yerel nüfusun ürettiği mal ve hizmetlerin satın alınması seklinde de çevreye önemli ekonomik katkıları olmaktadır. Bu tür santraller çoğunlukla kırsal ve ekonomik olarak gelişmemiş yörelerde yer aldığından bu ekonomik katkı daha da önem kazanmaktadır. Özellikle barajlı santrallerde, baraj gölü vasıtasıyla yöre halkına balıkçılık, su üzerinden taşımacılık, sulu tarıma geçiş, rekreasyon, turizm, su sporları yapabilme olanakları gibi çok çeşitli ve önemli ekonomik ve sosyal faydalar da sağlanmaktadır. Nispeten geri kalmış bölgelere daha çok katkı sağladığı için, hidroelektrik santral yatırımlarının Türkiye’nin topyekün kalkınmasına da anlamlı bir katkısı olduğu açıktır.

Barajlı hidroelektrik santrallerin sağladığı bir başka avantaj da nehir santralleri, rüzgar santralleri, güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının daha güvenilir biçimde hizmet vermelerini sağlamaktır. Bu santraller, nehir akımına, rüzgara ya da güneşe bağlı olarak zaman zaman üretimini durdurmak zorunda olan ve bu nedenle güvenilir bulunmayan enerji üretim santralleri için “buffer” ya da yedekleme görevi yaparak bir anlamda onlar için enerji depolama fonksiyonunu üstlenip, daha verimli çalışmalarını temin eder. Bu tür santraller enerji ürettiği sürece, barajlı santraller bu üretilen enerji kadar az üretim yapıp, onlar durduğunda da devreye girerek dengeyi sağlar. Böylece rüzgar ya da nehir santrallerinin güvenilirlik sorunu ortadan kalkmış olur. Türkiye’de halihazırda isletmede olan barajlı santrallerin enerji depolama kapasitesi, yıllık üretim kapasitesinin yaklaşık yarısı kadardır. Yani, ortalama altı aylık elektrik üretimlerini depolama kapasiteleri vardır. Enerjide çoğunlukla dışa bağımlı olan ülkemiz için çok önemli ve stratejik bir avantajdır.

Ancak, kuruluş maliyetleri yüksek, inşaat süreleri uzundur. Barajlar çevresindeki bölgenin ekolojisini değiştirir. Üretime geçen bir HES’in ise kendisi değil, su toplama kısmı (baraj) çevresel etkiler yaratır. Aslında bu durum küçük HES’den çok, büyük barajlı HES’ler için söz konusudur. Hidrolik enerjinin mikroklimatik, hidrolojik ve biyolojik çevre etkileri vardır. Baraj gölünün geniş yüzey alanı, buharlaşmayı artırmakta tarım arazilerinde tuzlanma ve çoraklaşma olmakta, sudan kaynaklanan paraziter hastalıklar artmakta, rezervuar altında kalacak bitki ve ağaçların kesilip temizlenmemesi ile denge oluşuncaya kadar başlangıçta birkaç yıl su kalitesi negatif yönden etkilenmektedir. Hidrolojik rejimde değişiklik olmakta, zorla göç yaşanabilmektedir. Sıcaklık-yağış-rüzgar rejimleri değişmekte, yöredeki doğal bitki örtüsü ile su ve kara canlıları yasam alanında değişiklik olmakta, yasama adapte olabilen türler varlıklarını sürdürmektedir. Akarsuyun akış rejiminin ve fizikokimyasal parametrelerinin değişmesi yeni hidrolojik etkiler oluşturmaktadır. Dogal fay hareketlerini etkileyerek deprem oluşum riskini artırmaktadır. Ayrıca, yöredeki tabiat ve tarih varlıklarının korunamaması sonucu, kültürel değerlerin kaybı da söz konusu olabilmektedir. Doğası gereği büyük yerleşim birimlerinden uzakta ve oldukça mahrumiyet sayılabilecek yörelerde tesis edilen hidroelektrik santrallerde kalifiye elemanı istihdam etme ve yetişmiş elemanı tutma sorunları yaşanmaktadır.

Hüseyin Sümer hakkında 349 makale
Chemical and Mechanical engineer. Entrepreneur. Passionate about, Technology and Research.

İlk yorum yapan olun