Her geçen gün daha da büyüyen insan nüfusunu ve devasa sanayiyi beslemenin yolu enerji üretiminden geçiyor. Ancak günümüzde enerji üretimimizin önemli bir bölümünün hala fosil yakıtlara bağımlı olması, bugün karşımıza küresel ısıtma ve iklim değişikliği gibi sorunların çıkmasına neden oluyor. Öte yandan daha çevreci yöntemler ile enerji üretmek aslında mümkün. Çevreci enerji üretim seçenekleri arasında yer alan hidroelektrik santrali HES nedir? Gelin birlikte daha yakından bakalım…
Hidroelektrik Santral Nedir?
Hidroelektrik santrali, adından da anlaşılabileceği gibi suyun ve yer çekimi gücününün kullanılmasını içeren bir çeşit enerji üretim tesisidir. Bu tesisler genellikle su debisinin yüksek olduğu ırmak, nehir veya göllere kurulur. Hidroelektrik santralleri aynı zamanda bir baraj işlevi görür. Su debisinin en yüksek olduğu noktalarda kazma ve genişletme işlemleri gerçekleştirilerek oluşturulan yapay barajlar, su akış hızının kontrol edilmesine ve düzenli elektrik üretimine yardımcı olur.
Hidroelektrik santrallerin su akışı ve yer çekimi gibi oldukça basit prensiplere dayalı olması, onları neredeyse her ülke ve bölgede kullanılabilir, güvenilir enerji kaynakları haline getirmiştir. Yapılan araştırmalara göre dünyadaki elektrik üretiminin yaklaşık altıda birinden hidroelektrik santraller sorumludur. Birçok araştırmaya göre fosil yakıtlara kıyasla çok daha az sera gazı emisyonu yaydığı kanıtlanmıştır. Öte yandan hidroelektrik santrali elektrik üretimi tamamen çevreci değildir.
Hidroelektrik Santrali Nasıl Çalışır?
“Hidroelektrik santral ne demek?” sorusunun en iyi cevabı, yer çekimi kuvvetinin zekice kullanılmasıdır olabilir. Çünkü başka hiçbir kaynağa ihtiyaç duymadan yer çekiminin su üzerinde yarattığı potansiyel enerjinin öncelikle mekanik enerjiye, daha sonrasında ise elektrik enerjisine dönüştürülmesini içerir.
Hidroelektrik santraller, basitçe suyun belli bir noktada toplanması, Pascal prensipleri neticesinde basıncı artan suyun bir delikten geçirilerek türbinleri döndürmesi ve elektrik enerjisi üretmesi yöntemlerine dayalı olarak çalışır.
Hidroelektrik santrallerin çalışma prensibi aşağıdaki şekilde özetlenebilir:
- Suyun toplanması:
Yapılan araştırmalar neticesinde su debisinin en yüksek olduğu nokta belirlenir ve bu alana bir baraj inşa edilir. Böylece suyun toplanması sağlanır ve basınç yapay olarak arttırılır.
- Yer Çekimi ile Suyun Akışı:
Su basıncının artmasının temel nedeni yer çekimi ve sıvıların sıkıştırılamaz olması prensibine dayanır. Barajın alt bölgelerindeki su kütleleri, üzerindeki ağırlığın artmasıyla birlikte gitgide daha fazla sıkışır ve kaçacak bir boşluk arar. Doğru zaman geldiğinde baraj kapaklarının açılmasıyla birlikte su serbest bir şekilde deliklerden aşağı akar ve taşıdığı potansiyel enerjiyi kinetik enerjiye dönüştürür.
- Türbinlerin Dönmesi:
Serbest bir şekilde akan su, baraj kanalları içerisinde yer alan devasa türbinleri döndürür ve mekanik enerji üretir. - Jeneratörlerin Çalışması:
Dönen türbinler, bağlı oldukları jeneratörleri çalıştırır. Jeneratörler, elektromanyetik teori prensipleri çerçevesinde iletilen mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Elde edilen elektrik enerjisi, yüksek gerilimli hatlar vasıtasıyla kullanılmak üzere diğer trafo ve elektrik tesislerine dağıtılır. Enerji üretimi sonrasında dağıtılan su, çeşitli akarsular ve yağmurlar yoluyla yeniden baraja dolar ve devirdaim sağlanır.
Hidroelektrik enerjisinin kullanılması, aslında elektriğin keşfinden çok daha öncesine dayanır. Bugün hepimizin aşina olduğu su değirmenleri, hidroelektrik santrallerinde kullanılan aynı prensiple çalışır. Hatta yeterli bir su akışı ve düzgün planlama sayesinde kırsaldaki evlerde elektrik enerjisi üretmek için su değirmenleri geçmişte kullanılmıştır. Ancak hidroelektrik santrali çalışma prensibi modern anlamda ilk defa Fransız mühendis Bernard Fores de Bélidor tarafından 1770 yılında ortaya atılmıştır.
Günümüzde HES ile en çok elektrik enerjisi üreten ülkeler arasında Brezilya, Norveç ve Çin yer alır. Tahmin edebileceğiniz gibi bu ülkeler, HES projelerini sahip oldukların coğrafyanın sağladığı avantajlara borçludur. Türkiye de dünyadaki önemli HES kullanıcıları arasındadır. Devlet Su İşleri tarafından yayımlanan verilere göre ülkemizde faal durumda 735 adet hidroelektrik santrali vardır. Toplam gücü ise 31.550 MWe’dir.
Hidroelektrik Santrali Avantajları ve Dezavantajları Nelerdir?
Her enerji üretim mekanizmasında olduğu gibi HES’in de avantajları ve dezavantajları vardır. Birçok uzman HES’in diğer sürdürülebilir ve çevreci enerji üretimi mekanizmalarına kıyasla doğayı daha fazla etkilediğini belirtir. Öte yandan yapılan çalışmalar hidroelektrik santrallerininin termik santrallere yani fosil yakıtlara kıyasla %97.7 oranında daha az karbon emisyonu oluşturduğunu göstermiştir.
Hidroelektrik Santrali Avantajları
- HES Ucuzdur:
Fiyat ve performans parametreleri göz önüne alındığında HES, en ucuz çevreci enerji üretim teknikleri arasında yer alır. Dalga, jeotermal veya rüzgar enerjisine kıyasla çok daha ucuza mâl olur. Öte yandan halihazırda var olan barajlar üzerine de kurulabilir. Ayrıca bir HES, 50 ila 100 yıl boyunca kullanılabilir.
- Enerji Bağımsızlığı Sağlar:
Fosil yakıtların aksine HES kullanımı, kullanan ülkelere enerji bağımsızlığı sağlar. Çünkü enerji üretiminin kaynağı dış ülkelerden gelebilecek kömür, petrol veya doğalgaz değil, ülkenin coğrafyası sayesinde ortaya çıkan nehirler ve akarsular gibi doğal bir oluşumdur.
- Yenilenebilir Enerji Prensiplerine Sahiptir:
Daha önce de bahsettiğimiz üzere hidroelektrik santraller, fosil yakıtlara kıyasa çok daha çevrecidir. Aynı zamanda suyun bir devirdaim içerisinde olması, HES’in yenilenebilir bir enerji kaynağı olmasını sağlar. İklim krizi kaynaklı yaşanabilecek aşırı kuraklık dönemleri veya yanlış jeolojik planlamalar dışında HES’ler her sene enerji üretebilir ve ham maddeye ihtiyaç duymaz.
Hidroelektrik Santrali Dezavantajları
- Çevreye Zarar Verebilir:
Hidroelektrik santrallerin tamamıyla çevreci olduğu düşüncesi oldukça yanlıştır. Şimdiye kadar yapılan birçok çalışma, yanlış planlama ve su debisinin aşırı düşmesi sonucunda HES kurulan su kaynağının çevresindeki doğanın zarar gördüğünü ortaya koymuştur. Aynı zamanda devasa barajların kurulması, yapının çevresindeki insan yerleşimlerinin zarar görmesine de zarar verebilir. HES, su kalitesini de etkileyebilir.
- İklime Bağımlıdır:
HES, güneş enerjisi veya rüzgar enerjisine kıyasla iklime çok daha fazla bağımlıdır. Yağışın az olduğu yıllarda HES ile enerji üretimi kayda değer ölçüde düşebilir. Bu sebeple HES’in kurulduğu bölgenin coğrafyası, jeolojisi ve iklimi çok önemlidir.
- Devasa Projeler Arasında Yer Alır:
İşletme maliyetleri çok ucuz olsa da HES, temelde devasa bir baraj projesidir. Yüzlerce metre uzunluğu ve genişliği bulabilen bu barajların yapımı oldukça maliyetli olabilir. Avrupa’nın en büyük, dünyanın ise altıncı en büyük barajı arasında bulunan Atatürk Barajı yaklaşık 4 milyar dolara mâl olmuştur.
Hidroelektrik Santrali Yenilenebilir mi?
Hidroelektrik santraller, suyun devirdaimi prensibine bağlı olarak çalıştıkları için yenilenebilir enerji kaynakları arasında yer alır. İklimin uygun olmasına bağlı olarak HES sürekli olarak çalışabilir.
HES, gücünü tamamen su ve yer çekiminden aldığı için temiz bir enerji kaynağıdır. Karbon emisyonu oranları oldukça düşüktür. Öte yandan suyun fiziksel olarak depolanması aynı zamanda enerjinin depolanması anlamına geldiği için çok önemlidir. Asıl enerji kaynakları olarak termik ve nükleer santrallerin arızası gibi acil durumlarda gerekli enerji ihtiyacının sağlanması adına depolanmakta olan su elektrik enerjisine hızlıca dönüştürülebilir.
Öte yandan HES’in tamamıyla sürdürülebilir olduğunu söylemek zordur. Henüz çalışmalar devam etse de HES’in doğayı önemli ölçüde etkilemesi, onu dalga, rüzgar, güneş ve jeotermal enerji gibi diğer sürdürülebilir ve çevreci enerji kaynaklarına kıyasla geriye atar. Her insan yapımı projede olduğu gibi HES için de doğru planlama ve doğanın gözetilmesi önemlidir. Bilimsel çalışmalar ışığında, uzun süreli planlamalar ve sınırların ortaya koyulmasıyla birlikte HES, doğaya zarar vermeden sürdürülebilir şekilde hizmet verebilir.
Kapak Fotoğrafı: Unsplash | American Public Power Association
