Hidroelektrik Enerjisi Nedir?

Hidroelektrik Enerjisi

Hidroelektrik enerjisi, jeotermal, dalga, gel-git, rüzgar, güneş ve biyokütle enerjisi gibi bir yenilenebilir enerji kaynağıdır.  Hidroelektrik santralleri, elektrik enerjisi üretmek için diğer elektrik santralleri gibi havayı, toprağı ya da suyu kirletmezler. Hem küçük hem de büyük ölçekli hidroelektrik santrallerindeki gelişmeler elektrik enerjisi üretim sektörünün hızlı şekilde büyümesinde rol oynamıştır.

Hidroelektrik enerjisinin elde edilebilmesi için su akışına ihtiyaç vardır.  Su yer çekiminin etkisi ile akmaya başladığında ortaya çıkan akış enerjisi türbin veya jeneratör yardımı ile elektrik enerjisine dönüştürülür. Hidroelektik santralleri elektrik enerjisi üretmek için en verimli yöntemlerden biridir. Günümüzde hidroelektrik santrallerinin verimi %90-95 civarındadır. Ayrıca, enerji üretmek için fosil yakıt kullanmadığından dolayı havamızı kirletmezler ve diğer büyük ölçekli elektrik üretim santralleri ile karşılaştırıldıklarında düşük işletme maliyeti ve uzun işletme ömrüne sahiptirler.

Hidroelektrik Santralleri Nasıl Çalışır?

Hidrolojik Döngü

Hidroelektrik enerjisi suyun hareketi ile elde edilir. Bu enerji güneş enerjisinin bir formu olarak görülebilir. Çünkü, suyun hidrolojik döngüsünün sağlanması için için güneşin gücüne ihtiyaç vardır. Hidrolojik döngüde, atmosferde bulunan su buharı yoğunlaşır yağış olarak yeryüzüne düşer. Daha sonra bu suyun bir kısmı tekrar buharlaşarak gökyüzüne çıkar ama büyük çoğunluğu toprağa sızar ve yer çekiminin de etkisi ile yüzey akışı olarak akar. Sonuç olarak, yağmur veya kar olarak dünyamıza gelen su buharlaşmanın sıklıkla meydana geldiği göletler, göller, rezervuarlar veya okyanuslara ulaşır.

Nem halinde toprak altına sızan su burada yeraltı sularını oluşturur. Bazıları yeraltı akıntılarına ve kaynaklarına katılarak su birikintilerine ulaşırlar. Kuraklık dönemlerinde yeraltı suları yeryüzüne doğru hareket edebilir ve burada buharlaşarak tekrardan atmosfere dönerler. Buharlaşma ile atmosfere dönen su buharı, bulutlar içerisinde yoğunlaşarak tekrardan yeryüzüne yağış veya kar olarak düşer. Böylece hidrolojik döngü sürekli olarak devam eder ve doğa bu şekilde suyun yenilenebilir bir kaynak olmasını sağlar.

Elektrik Enerjisi Üretimi

Doğada, enerji yoktan var edilemez, var olan enerjide yok edilemez yalnızca form değiştirir. Elektrik üretirken de yeni bir enerji var edilmez. Yani enerji bir formdan başka bir enerji formuna dönüştürülür.

Hidroelektrik santralinde elektrik enerjisi üretebilmek için de su hareket halinde olmalıdır. Bu harekete kinetik enerji denir. Akan su türbin bıçaklarını döndürmeye başladığında suyun hareket enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür. Daha sonra türbin jeneratörün rotorlarını döndürmeye başlar ve burada elde edilen mekanik enerji başka bir enerji formu olan elektrik enerjisine dönüşür. Burada su enerji üretimi için ana kaynak olduğundan dolayı kısaca hidroelektrik enerjisi veya hidro enerji olarak adlandırılır.

Hidroelektrik santrallari olarak adlandırılan tesislerde suyun akış gücünden elektrik elde edilir. Bazı santraller akarsular, dereler ve kanallar üzerine kurulur, ancak güvenilir bir su temini için barajlara ihtiyaç vardır. Barajlar, tarımsal sulama, evsel, endüstriyel kullanım ve elektrik üretimi gibi ihtiyaçlar için kullanılmak üzere suyu depolar. Bu rezervuarlar daha çok bir bataryaya benzer, suyu depolar ve daha sonra elektrik üretimi için serbest bırakılır.

Barajlar, suyun aktığı yüksek bir birikinti oluşturan ana gövdeden meydana gelir. Bir boru suyu rezervuardan türbine taşır. Hızla hareketlenen su türbin bıçaklarına çarparak onları iter, bıçaklar rüzgardaki bir fırıldak gibi döner. Su tarafından dönmeye zorlanan tübin bıçakları jeneratörün rotorlarını döndürür. Rotor üzerindeki tel bobinler jeneratörün sabit bobinine (stator) göre hareket ettirildiğinde elektrik enerjisi elde edilir.

Bu çalışma prensibi, 1831 yılında keşfedilen Faraday kanununa göredir. Bakır bobinler içerisindeki mıknatısların döndürülmesi ile elektrik enerjisi meydana gelir. Su, bu aşamaları geçtikten sonra diğer ihtiyaçları karşılamak için akmaya devam eder. Hidroelektrik santrallerinde elektrik üretiminin aşamaları bu şekilde gerçekleşir.