Yenilenebilir hidroelektrik, temiz, güvenilir, çok yönlü ve düşük maliyetli bir elektrik üretimi ve su yönetimi kaynağıdır. Hidroelektrik santralleri, tek bir köy için uygun küçük sistemlerden, kamu hizmetleri için elektrik üreten büyük projelere kadar çeşitlilik gösterir. Hidroelektrik santrallerin tiplerine tek tek bakalım.
Hidroelektrik santral çeşitleri
Hidroelektrik santralleri üzerine kuruldukları suyun özelliğine ve üretim kapasitesine göre çeşitlere ayırabiliriz.
Üzerine kuruldukları suyun özelliğine göre hidroelektrik santraller
Hidroelektrik santrallerin üzerine kuruldukları suyun özelliğine göre çeşitleri şunlardır:
Akarsu tipi (Barajsız) hidroelektrik santraller
Akarsu tipi hidroelektrik santraller akarsuyun bir kanal veya tünel vasıtası ile meyil kazandırılması sonucu oluşturulan elektrik üretim tesisleridir. Elektrik üretmek için büyük bir baraj yapılmasına gerek yoktur. Akarsuların üzerine kurulur.
Elektriğin üretiminin başlayacağı türbin ise adeta bir köprü gibi kanalın üzerine konumlandırılır. Bu santralin kurulacağı akarsuyun türbin milini çevirebilecek potansiyele ve yıllık debisinin asgari elektrik üretimine yetecek kadar olması gerekir. Ülkemizde Karadeniz bölgesinde bu tarz sistemler bulunmaktadır. Bu sistemlerin çevresel etkileri ise uzmanlarca uzun yıllardır tartışılmaktadır.
Depo tipi (Barajlı) hidroelektrik santraller
Depo tipi hidroelektrik santraller suyun bir rezervuarda tutulması ve daha sonra da bu suyun yönlendirilmesi sonucu oluşturulan elektrik üretim tesisleridir.
Bu santrali oluşturmak için önce büyükçe bir yapay göl meydana getirilir ve burada su biriktirilir. Bu suyun belli bir potansiyel enerjisi vardır. Elektrik, bir jeneratörü harekete geçiren bir türbin vasıtasıyla rezervuardan su salınarak üretilir. Dünyada en yaygın kullanılan hidroelektrik santral çeşididir. Üretim kapasitesi çok yüksektir. Atatürk, Keban, Altınkaya, Karakaya hidroelektrik santralleri ülkemizin önemli depo tipi (barajlı) santrallerindendir.
Med-cezir (Gel-Git) hidroelektrik santralleri
Deniz suyundan elektrik üretmek için gelgit akımlarını veya dalgaların gücünü kullanan hidroelektrik santral çeşididir. Çok fazla yaygınlaşmamıştır ancak yıldan yıla farklı projeler ortaya çıkmaktadır.
Yükselen denizin suyu kapaklar yardımıyla bir koya (haliç) alınır. Su yükselirken türbin çalışmaya başlar. Yükselme tamamlanınca, su alma kapağı kapanır ve tutulan su kanal yardımıyla türbine verilir. Su çekilirken de türbin çalışır ve elektrik üretir. Yani hazneye su dolarken de boşalırken de türbin çalışır ve elektrik üretir.
Gelgit santrallerinin üretim kapasitesi çok sınırlıdır. Türkiyede herhangi bir örneği yoktur. Fransa, İngiltere, Çin, Rusya gibi ülkelerde mevcuttur.
Pompa depolamalı hidroelektrik santraller
Pompa depolamalı hidroelektrik santaller dev bir pil gibi çalışır. Bu tesisler, daha düşük bir yükseklikteki bir rezervuardan daha yüksek bir rezervuara su pompalayarak enerji depolar. Elektrik talebi düşük olduğunda, pompa depolamalı tesis, suyu alt rezervuardan üst rezervuara pompalayarak enerji depolar. Elektrik talebinin yüksek olduğu dönemlerde, su alt rezervuara geri salınır ve bir türbini çevirerek elektrik üretir. Bu santraller bazı durumlarda solar santraller veya rüzgar santrali ile birlikte de çalıştırılır. Örneğin solar santralin gündüz ürettiği elektriğin bir kısmı ile pompalar çalıştırılır ve düşük konumdaki su yüksek konuma gönderilir. Gece olduğunda solar santral devreden çıkar ve yükseltilen su aşağı bırakılırarak suyun gücünden elektrik üretilir.
Japonya’da 27.000 MW’ın üzerinde, ABD’de 23.000 MW ve Avrupa’da 25.000 MW’ın üzerinde çalışan pompalı depolama tesisleri bulunmaktadır.
Şu animasyonda sistemin nasıl çalıştığını görebilirsiniz.
Depresiyon hidroelektrik santraller
Denizden alçakta olan çöllerde veya denize kıyısı olan çok sıcak bölgelerde, suyun fazla buharlaşmasından yararlanılarak elektrik üretmesi düşünülen santral tipidir. Herhangi bir aktif örneği yoktur. Mısır’da uygulanması düşünülen Qattara Depresiyon Projesi uzun senelerdir araştırılmaktadır ancak henüz hayata geçirilmemiştir. Projenin temel sorunu, deniz suyunu depresyona yönlendirmenin maliyeti ve teknik zorluğudur.
Üretim akapsitesine göre hidroelektrik santraller
Hidroelektrik santrallerin üretim kapasitesine göre çeşitleri şunlardır:
Büyük ölçekli hidroelektrik santraller
Büyük ölçekli hidroelektrik santrallerin üretim gücü 50 MW’ın üzerindedir. 50 MW güç yaklaşık 50.000 nüfuslu bir kasabanın elektrik ihtiyacını karşılamaya yetecek bir güçtür. Büyük ölçekli hidroelektrik santraller kömür ve doğalgaza dayalı termik santraller gibi konveksiyonel güç santralleri sınıfında değerlendirilir. Üretilen elektrik enerjisi diğer santrallerden üretilen elektrik enerjisiyle birlikte merkezi enerji nakil hatları ile bir ülkenin birçok bölgesine dağıtılabilir. Ülkemizde 100’ün üzerinde büyük ölçekli santral bulunmaktadır.
Küçük ölçekli hidroelektrik santraller
Küçük ölçekli hidroelektrik santrallerin gücü 10-50 MW arasında kabul edilmektedir. Enerji nakil hatları ile ulusal enerji şebekesine bağlanabildiği gibi yerel olarak bir kasabanın, bir yerleşim bölgesinin veya büyük bir fabrikanın enerji ihtiyacını karşılamak içinde kullanılabilir. 10 MW’lık bir güç 10.000 nüfuslu 2.000 evin enerji ihtiyacını karşılamak için yeterlidir. Ülkemiz küçük hidroelektrik santraller bakımından oldukça zengindir ve yurt çapına dağılmış yaklaşık 250 adet küçük ölçekli hidroelektrik santral bulunmaktadır.
Mini ölçekli hidroelektrik santraller
Güç bölgeleri 0,1 MW ile 10 MW arasındadır. Bu sistemler ulusal enerji şebekesine daha az katkıda bulunurlar. Genellikle balık çiftliklerinin, akarsu kenarlarındaki küçük yerleşim bölgelerinin elektrik ihtiyacını karşılamak üzere yerel olarak tasarlanırlar. 100kW’lık bir güçle toplam 100 nüfuslu 20 evin enerji ihtiyacını karşılamak mümkündür. Ülkemizde 300’ü aşkın mini ölçekli hidroelektrik santral bulunmaktadır.
Mikro ölçekli hidroelektrik santraller
Mikro hidroelektrik sistemler çok daha küçük ölçekte olurlar ve ulusal enerji şebekesine elektrik enerjisi sağlamazlar. Ana yerleşim bölgelerinden uzaktaki alanlarda yani ulusal enerji şebekesinin ulaşmadığı bölgelerde kullanılır. Güçleri, genellikle sadece bir yerleşim yeri veya çiftlik için yeterlidir. Güç bölgeleri, 200 W’tan başlayarak bir grup evin veya çiftliğin yeterli aydınlanma, pişirme ve ısınma enerjisini sağlayacak şekilde 100 kW’a kadar çıkabilir. Küçük fabrikaların veya balık çiftliklerinin enerji ihtiyacını karşılayacak şekilde ve ulusal enerji sisteminin bir parçası olmaksızın çalışabilirler.