Hidroelektrik Enerjisi Nedir?
Akan sudan elde edilen enerjiye hidroelektrik denilmektedir. Tarihte eski Yunanlıların tekerlekleri çalıştırmak ve tahıl öğütmek için su gücü kullanmaları sonucunda keşfedilmiş ve günümüzde en uygun maliyetli olduğundan tercih edilen elektrik üretim yöntemi olmuştur.
Hidroelektrik Enerji Santrali Çalışma Prensibi
Akan suyun gücü, "HES" olarak adlandırılan Hidroelektrik Santraller sayesinde elektriğe dönüşmektedir. Suyun akış ya da düşüş hızı, akan su içerisindeki enerji miktarını tayin etmektedir.
Özellikle büyük nehirlerde akan sular, yüksek miktarda enerji taşırlar. Ayrıca hidrolik güç denilen yüksek noktalardan düşen sudan da yine büyük miktarda enerji elde edilmektedir. İki yöntemde de su, boruların içerisindeyken türbinlere doğru akar ve pervane şeklindeki kollar elektrik üretimi için türbinlerin dönmesini sağlar. Jeneratörlere bağlı olan türbinler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
Ayrıca, kısaca "PDH" olarak adlandırılan Pompaj Depolamalı Hidroelektrik de enerji depolama türlerinden biri olup, amacı yük dengesi oluşturmaktır.
Hidroelektrik santrallerinin temel bölümleri şunlardır:
- Su tutma yapısı
- Su alma yapısı
- İletim kanalı
- Cebri (basınçlı) borular
- Salyangoz
- Türbin
- Jeneratör
- Transformatörler
- Şalt alanı
- Diğer teçhizat
Türkiye’de Hidroelektrik Enerjisi
Dünya üzerinde yaşamsal bir konu haline gelen enerji için güvenilir, ekonomik, sürekli, kendine yeten, yerli ve dışa bağımlı olmayan enerji kaynakları incelenirken, başta hidroelektrik enerjisi olmak üzere tüm yenilenebilir seçenekler göz önüne alınmalıdır. Yenilenebilir enerji hakkında genel bilgi için ilgili yazımızı okuyun.
Hidroelektrik santrallerinin Türkiye'deki toplam kurulu gücü, 31.555 MW boyutuna ulaşmıştır. Hidroelektrik santralleri ile 2021 yılında gerçekleştirilen elektrik üretimi de 55.695.231.650 kW/sa olarak hesaplanmıştır.
Türkiye’de,
- Teorik hidroelektrik potansiyel 433 milyar kW/sa,
- Teknik değerlendirebilir potansiyel 216 milyar kW/sa,
- Hem teknik hem de ekonomik olarak değerlendirilebilecek potansiyel ise 160 milyar kW/sa olarak hesaplanmıştır.
Türkiye’de HES işletmeleri sayısı 600’ün üzerindedir. Teknik hidroelektrik potansiyelini %42 oranında geliştirmiştir ancak toplam elektrik tüketimi her yıl %8 ilâ 10 oranında artmaktadır. Ülkemiz, bu talebi karşılamak için yeni enerji projelerine her yıl 7-8 milyar ABD doları değerinde yatırım yapmak zorundadır.
Bölgelere Göre Hidroelektrik Potansiyeli
Hidroelektrik santralleri açısından Türkiye, güçlü akarsularıyla büyük bir potansiyel barındırmaktadır. Kurulu HES'lerin çoğunun yer aldığı ve en verimli olduğu konum, Fırat ve Dicle gibi güçlü nehirlere ev sahipliği yapan Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgeleridir. Güneydoğu Anadolu Projesi (GAP) kapsamında, bu bölgedeki akarsuların elektrik üretimi ve sulama potansiyelinden faydalanılmıştır.
Türkiye’deki HES’ler
Işıklar HES, Cumhuriyet döneminin ilk hidroelektrik santrali olup temelleri 1926 yılında atılmıştır, 1929 yılı itibariyle de elektrik üretimine başlamıştır. Şu anda Türkiye'deki en eski HES'lerden biri olan Işıklar Hidroelektrik santralinin eski adı Visera'dır ve Trabzon ilinin Akçaabat ilçesinde yer almaktadır. Çepni boru kısmı İtalyan, türbin kısmı Fransız ve elektrik aksamı Alman yapımıdır.
Türkiye’de mevcutta 703 adet hidroelektrik santral bulunmaktadır. Yeni santrallerin kurulum çalışmaları da devam etmektedir. Türkiye’deki en önemli hidroelektrik santralleri aşağıdaki gibidir:
- Atatürk Barajı Hidroelektrik Santrali
2.405 MW elektrik üretme kapasitesiyle Türkiye’nin en büyük hidroelektrik santrali olup, Şanlıurfa’da bulunmaktadır.
- Karakaya Barajı Hidroelektrik Santrali
1.800 MW elektrik üretme kapasitesiyle Türkiye’nin ikinci büyük hidroelektrik santrali olup, Diyarbakır’da bulunmaktadır.
- Keban Barajı Hidroelektrik Santrali
1.330 MW elektrik üretme kapasitesiyle Türkiye’nin üçüncü büyük hidroelektrik santralidir, Elazığ’da bulunur.
- Ilısu Barajı HES
1.209 MW üretim kapasitesine sahiptir, Mardin'de yer alır.
- Altınkaya Barajı ve HES
703 MW elektrik üretme kapasitesi ile Karadeniz Bölgesinin en büyük hidroelektrik santralidir. Samsun'da yer alır.
Hidroelektrik Enerjisi Kullanım Alanları
HES ile elektrik üretimi: Esas kullanım alanı elektrik enerjisi üretimi olan hidroelektrik enerjisinin tercih edilme nedeni, çevreye daha az zarar vermesi ve maliyetinin diğer kaynaklara oranla daha düşük olmasıdır. Hidroelektrik santral kurulumunun artış göstermesinin nedeni, nükleer enerji santrallerinin kurulumu ve fosil yakıt tüketiminin aksine, insan yaşamı ve doğa için büyük boyutlarda tehdit içermemesidir.
HES ile tarım: Geniş tarım alanları hidroelektrik enerji sayesinde sulanabilmekte ve su gücüyle kurulmuş olan değirmenler aracılığıyla tahıl öğütülerek un üretilebilmektedir. Tarihte eski Mısır uygarlığı tarımsal sulama faaliyetlerini gerçekleştirebilmek için hidroelektrik santral kurulumu yapan ilk medeniyettir.
HES'lerin endüstriyel kullanımı: Hidroelektrik tesislerin kurulmasıyla eski medeniyet çağlarında körük sürüldüğü bilinmektedir.
HES'lerin enerji açığının kapatılması için kullanımı: Doğalgaz, kömür ve benzin gibi fosil yakıtların tükenmeye başlamasıyla birlikte doğal kaynaklara yönelim, enerji ihtiyacının karşılanması amacıyla artmıştır. Bu kapsamda değerlendirildiğinde rüzgar ve güneş enerjisine ek olarak suyun gücünden de faydalanılmaktadır. HES’ten elde edilen elektrik, Türkiye’de önemli ve büyük bir yer tutmaktadır.
HES’lerin Avantajları ve Dezavantajları
HES'ler de ciddi yatırım ve fizibilite çalışmaları gerektiren, enerji potansiyelinin yanında olası riskler de taşıyan sistemlerdir.
HES’in Faydaları Nelerdir?
- Akarsularda boşa akan sular kontrol altına alınır, hatta bu akışı enerjiye dönüştüren HES’ler sayesinde bu özgür kaynaktan insanlığa fayda sağlanır.
- Avrupa Birliği ve UNESCO tarafından çevre dostu ilan edilen HES’ler, kuruldukları bölgelere yeni istihdam olanağı yarattıkları için bölgenin kalkınmasına destek olur.
- HES projeleri, dışa bağımlılığı azaltarak kurulacakları bölgenin ekonomisine de katkı sağlar.
- Atık oluşturmayan hidroelektrik santraller, çevreyi kirletmez. Yüksek verim sağlayan, temiz ve yenilenebilir yapılardır. HES’lere yatırım yapılmasının karşılığı kısa sürede geri alınır, performans uzun ömürlü olur.
- HES’lerin önemli bir kaynak olması, çevreye uygunluk, düşük maliyet ve en önemlisi yerli bir kaynak olması hususlarına dayanır. Dışa bağımlılığı azaltması, ekonomik bağımsızlığı da beraberinde getirmesine yardımcı olur.
HES’in Zararları Nelerdir?
HES’ler inşa edilecekleri alanlarda özellikle yöre halkı tarafından pek çok zararı olması nedeniyle istenmemektedir. Bu zararlar aşağıdaki gibidir:
- Çevre dostu olarak tanımlanan HES’ler, aslında yapım esnasında inşa edilecek olan kanal ve derelerin başka yöne aktarılması sırasında çevredeki ormanlara büyük zararlar verebilmektedir.
- İnşa edilecek olan derenin içindeki yaşam alanlarına müdahale edilmekte, bu müdahaleler de canlıların ölümüyle sonuçlanabilmektedir. Bu zararı aza indirmek amacıyla yerinde denetim ve can suyu bırakma yöntemleri kullanılır.
- Hastalıklar, HES’in bulunduğu konumlarda artış gösterebilir.
- HES’in bulunduğu konumlar, erozyon ve sel vakalrından daha sık etkilenebilir.
- Santralin faaliyeti esnasında barajlarda yüksek oranda buharlaşma oluşur. Bu nedenle çevre yörelerde toprağın verimliliğini azaltan tuz oranı artışı gözlenir.
HES’lerin Kurulum Maliyeti ve Çevreye Etkisi
Sürdürülebilir ve en verimli kaynak olan yenilenebilir enerjiler, çevre problemleri için çözüm olur. Bu nedenle, Türkiye’nin geleceği için yerli, yenilenebilen ve temiz bir kaynak olan hidroelektrik enerji önemini korumaktadır.
Yaklaşık 120 milyon dolar kurulum maliyeti olan 2000 adet HES’in, her yıl 200 milyon dolar sağlaması öngörülmektedir. Ancak bir HES’in kurulum maliyeti işçilik, kullanılacak malzeme ve yapılacağı yer nedenleriyle kesin olarak hesaplanamaz. Dünya Bankası verilerince 1 milyon dolar yatırım yaparak, 1 MW elektrik üretilebilir. Bu miktar içerisinde, çevrenin zarara uğramasını en aza indirgeyecek uygulamalar için harcamalar da bulunmaktadır. HES yapan iş adamlarının (HESİAD) Türkiye’deki şirketlerinin kurulumlarda çevre koruma için bütçe ayırıp ayırmadığı net olarak bilinmemektedir.
Barajlarda Elektrik Üretimi
Brajlarda yer alan ve tonlarca ağırlığı olan türbinler, akışkan bir şeyin enerjisini işe dönüştüren aletlerdir. Türbinler, su kanallarının açılması sonucunda aşağı yönlü akan suların etkisiyle dönmeye başlar. Elektrik enerjisi, barajlarda bu dönme etkisiyle üretilir. Aşağı yönlü akan suyun kuvveti ile ağırlığı tonlarca olan türbinleri döndürmesi sayesinde enerji üretilmiş olur. Türbinlerin fonksiyonları incelendiğinde, bu mekanizmalar için barajların yel değirmenleri de denilebilir. Aralarındaki fark ise, biri rüzgar sayesinde elektrik üretirken diğeri suyu kullanarak enerji üretir.
Çalışma prensipleri benzer olan iki kullanımda da baraj gölünde biriken su, potansiyel enerjiye sahiptir. Seviye yükseldikçe potansiyel enerji de paralel olarak artmaya başlar. Biriken su, baraj kapaklarının açılmasıyla duvarlardan aşağı doğru iner. Su, bu inişte potansiyel enerjiden kinetik enerjiye dönüşür. Kinetik enerji ise türbinlerin dönmeye başlamasıyla mekanik enerjiye dönüşür.
Ülkemizde şehir elektriği en çok barajlarda üretilmektedir. Barajlara bağlı hidroelektrik santrallerde üretilen elektrik, uzak mesafelere taşınması için uzun mesafeli iletim hatlarına gönderilir. Bu hatlardaki teller ve kablolar ile evlere iletim gerçekleştirilir. İletim hatlarına "yüksek gerilim hatları" da denir.
Hidroelektrik Dışındaki Yenilenebilir Enerji Kaynakları
Hidroelektrik haricindeki diğer yenilenebilir enerji kaynakları hakkında bilgi edinmek için yenilenebilir enerji kaynakları sayfamızı ziyaret edin. Ayrıca tüm yenilenebilir enerji kaynakları ile ilgili bilgiye aşağıdaki sayfalardan ulaşabilirsiniz:
