dizel elektrik santrali nedir nasıl çalışır

dizel elektrik santrali nedir nasıl çalışır bilgi90’dan bulabilirsiniz

Termik Santral Nedir? Nasıl Çalışır? – Aydem Perakende

Dünyada artan nüfus, enerji ihtiyacının artmasına neden olur. Nüfusun ihtiyaç duyduğu elektrik enerjisinin üretiminde kullanılan sistemler ise çeşitlidir. Bu sistemlerin %64’ünü termik santraller oluşturur. Gelişmiş ülkelere bakılacak olursa termik santrallerin oranı Hollanda’da %95, İngiltere’de %76, ABD’de %70, Almanya’da %68 ve Japonya’da %64’tür. Türkiye’de ise bu oran yaklaşık %30’dur.

Termik santraller, yenilenemez enerji kaynaklarının yanması ile enerji ürettiğinden kömür ve petrol gibi kaynakların kullanılmasıyla çalışır. Kömür, diğer fosil yakıtlara oranla daha geniş coğrafyalara yayılmış olduğundan oldukça büyük bir rezerve sahiptir.

Dünya Enerji Konseyi’nin raporlarına göre 80 civarı ülkede bulunan kömür, dünyada en çok ABD’de bulunur. Toplam rezervin %90’a yakını ABD, Rusya, Çin, Avustralya, Hindistan, Almanya, Ukrayna, Kazakistan ve Güney Afrika Cumhuriyeti’nde bulunur.

Enerji üretiminde termik santrallerin neden bu kadar büyük bir paya sahip olduğunu bu yazımızdan öğrenebilirsiniz.

Termik Santral Nedir?

Termik santraller enerji ihtiyacını karşılamak için yaygın şekilde kullanılan yöntemlerden biridir. Doğal gaz, taş ve linyit kömürü gibi çeşitli fosil yakıtların kimyasal enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi yöntemi ile çalışır.

Termik santrallerde enerji kaynağı olan fosil yakıt, uygun ortam ve şartlarda yakılır. Ortaya çıkan mekanik enerjiyi alternatif enerjiye dönüştüren alternatörler aracılığıyla fosil yakıtlardan elde edilen enerji elektrik enerjisine dönüştürülür. 

Termik Santral ile Nasıl Elektrik Üretilir?

Termik santrallerde elektrik üretimi ısı enerjisi aracılığıyla yapılır. Fosil yakıtların kullanıldığı bu santrallerin çalışma prensiplerini ve elektriği nasıl ürettiklerini anlayabilmek için öncelikle termik santral çeşitleri incelenmelidir.

Termik santrallerin çeşitlerine göre farklı ham maddeler kullanılır. Dolayısıyla elektrik üretim yöntemleri temelde aynı olsa da santral çeşidine göre farklılık gösterebilir.

Termik Santral Çeşitleri

Termik santraller; dizel santral, buhar türbinli santral ve gaz türbinli santral olmak üzere üçe ayrılır.

Çalışma sistemleri genel olarak benzeyen bu santrallerin temelinde fosil yakıtlar ile ısı enerjisi elde edilmesi bulunur.

Isı enerjisi ise önce mekanik enerjiye, daha sonra elektrik enerjisine dönüştürülür.

Dizel santraller günümüzde genellikle televizyon istasyonları, hastane ve fabrika gibi binalarda enerji kesintisi olduğunda veya elektrik enerjisini ulaştırmaya imkân olmayan çöl ve gemi gibi yerlerde kullanılır.

Buna ek olarak dökümhane, haddehane ya da elektrik enerjisi ile çalışan pota ve indüksiyon bobinlerinin bulunduğu işletmelerde de enerji kesintisi yaşanması durumunda tesisin zarar görmemesi için kullanılır.

Dizel santrallerin gücü ortalama 35 KvA ila 50 MvA arasında olur. Küçük boyutlarda olan dizel santraller gerektiğinde bir yerden bir yere taşınabilir. 

Dizel santrallerde elektrik enerjisi üretimi birim fiyatı yüksektir. Dolayısıyla enerji kesintilerinde hizmetlerin devamlılığını sağlamak için uygundur. Hızlı bir şekilde devreye girmesi, kolay taşınabilmesi ve kesintisiz olarak çalışabilmesi gibi avantajlar dizel santrallerin tercih edilmesini sağlar. 

Dizel santrallerde enerji üretmek için mazot kullanılır. Mekanik enerjiyi açığa çıkaran kısım ise dizel motordur. Dizel santrallerde enerji üretimi için basınç ve sıcaklığı artırılan hava susturucudan geçirilerek dizel motora iletilir. Hava burada motor pistonları tarafından sıkıştırılır. Daha sonra havanın içine basınçlı yakıt püskürtülür ve böylece ortamda yanma meydana gelir.

Yanmanın etkisiyle pistonlar sıkışarak geriye doğru gider. Pistonların uç kısmına bağlı olan bir volan (bir tür dişli) aracılığıyla hareket, dairesel ve düzgün hâle getirilir. Burada oluşan mekanik enerji dizel motorun miline bağlı bulunan alternatörü döndürür. Bu sayede elektrik enerjisi elde edilir.

Buhar türbinli enerji santrallerinde yakıt olarak linyit kömürü, doğal gaz, petrol ve büyük şehirlerin çöp atıkları kullanılır. Bu tesisler, elektrik enerjisi üretiminin maliyetini yükseltmemek için tesiste kullanılacak yakıtın bulunduğu bölgenin yakınına kurulur. 

Buhar türbinli santralde elektrik enerjisi üretmek için ilk olarak besleme suyu pompasından su basılır. Basılan su kazana gönderilerek ısıtılır. Su ilk önce buharlaşır daha sonra ise kızdırıcı cihazlardan geçirilerek nemi alınır. Ortaya çıkan kızgın buhar ise buhar türbinine gönderilir. Buhar, türbinin kanatlarına çarparak onu döndürür.

Türbine bağlı bulunan alternatör, mekanik enerjiyi elektrik enerjisini dönüştürür. Alternatörden çıkan elektrik enerjisi, yükseltici trafo aracılığıyla enerji nakil hatlarına iletilir.

Buhar türbininde görevini tamamlayan buhar ise kondanser olarak adlandırılan yoğunlaştırıcılara gider. Burada yoğuşan buhar, su olur ve besleme suyu pompası yardımıyla tekrar kazana gelir. 

Gaz türbinli enerji santrallerinde hem sıvı hem gaz yakıtlar kullanılabilir. Ancak daha uygun olduğu için çoğunlukla gaz yakıtlar tercih edilir. Kullanılan yakıtın formu fark etmeksizin çalışma sistemi aynıdır. Gaz türbinin döndürülmesi ile açığa çıkan mekanik enerji, alternatör ile elektrik enerjisine dönüştürülür.

Gaz türbini enerji üretimi için ilk olarak asenkron motor yardımıyla hareket etmeye başlar. İlk hareketi motor başlattığından bu motora start motoru adı verilir. Start motoru gaz türbinini döndürmeye başladıktan sonra türbin dönüş hızı artarak döner. Türbin kendi kendini hızlandırabilecek seviyeye ulaşana kadar start motoru dönüşe yardımcı olur.

Start motoru devreden çıkarıldıktan sonra yanma odasında bulunan nozullar ateşlenir. Bu sayede doğal gaz yakılarak hava ile karışır. Yanan doğal gaz basınç ve itme kuvveti oluşturur. Bu kuvvet türbinin kanatçıklarına çarpar ve böylece türbinin dönmesini sağlar. Dönme hareketinden dolayı ortaya çıkan mekanik enerji ise alternatör aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülür.

Termik santrallerin avantajlarından ilki, elektrik üretimi için düşük maliyetli bir yöntem olmasıdır. Fosil yakıtların kullanılması, Bununla birlikte termik santral kurulumu da diğer santrallere göre daha düşük maliyetlidir. Kentsel alanlara yakın kurulması ise elektriğin ulaşımını kolaylaştırır ve güç dağıtım maliyetinin düşmesini sağlar. 

Termik santrallerin diğer bir avantajı ise herhangi bir konumda kurulabilmesidir. Kurulum açısından tek gereklilik dağıtım yapılacak bölgeden uzak olmamasıdır. Özellikle hidroelektrik santralleri ile kıyaslandığında çok geniş bir alana ihtiyaç duyulmaması da konum seçimi yapılırken ortaya çıkan avantajlardan biridir.

Termik santrallerin kurulum aşamasında çevreye zarar verilmemesi önemlidir. Geniş bir alana ihtiyaç duyulmadığından çoğunlukla çevredeki canlılara ve yaşam alanlarına zarar verilmez. Buna ek olarak inşa süreci de uzun sürmez, bu sayede hava ve toprak kirliliği riski de önemli ölçüde azalır.

Termik santraller, enerji ihtiyacını kesintisiz karşılama konusunda güvenilir bir yöntemdir. Enerji talebinin karşılanması konusunda uzun yıllardır sık tercih edilen bir yöntem olduğu için süreç sistemli ve kolay erişilebilir şekilde yürütülmektedir. 

Termik Santralin Dezavantajları

Termik santraller enerji ihtiyacını karşılamak açısından güvenilir olsa da çevresel birçok soruna yol açar ve doğayı olumsuz etkiler. Sistemlerin yüksek miktarda su gerektirmesinden dolayı su kaynaklarının azalmasına neden olması en büyük dezavantajlarından biridir.

Termik santralin bir başka dezavantajı ise güç üretimi için kaynak olarak fosil yakıt kullanılmasıdır. Fosil yakıtlar yenilenemez olduğundan dolayı termik santraller de sürdürülebilir bir enerji üretim sistemi değildir.

Termik santrallerin kurulumu çevre kirliliği açısından zararlı olmasa da işletilme sürecinde durum değişmektedir. Kükürtdioksit, karbondioksit gibi zararlı sera gazlarının havaya salınımı dolayısıyla uzun vadede termik santraller büyük bir kirliliğe sebep olur.

Bununla birlikte bazı termik santraller yüksek miktarda cıva ile hava, su ve toprağı kirletecek düzeyde uçucu kül üretir. Dolayısıyla termik santraller karbon ayak izinin artmasına yol açar.

Termik santrallerin işletme ve bakım maliyetleri son derece yüksektir. Termik santrallerde bulunan makineler ve diğer ekipmanların verimli bir şekilde kullanılabilmesi için bu cihazlar konusunda ustalaşmış, nitelikli personellerin çalıştırılması gerekir. Cihazlar sıkça arızalanabilir ve bu nedenle bakım ihtiyacı doğar. Bunlara ek olarak ham maddelerin taşınması ile depolanması da yüksek maliyetlidir.

Termik Santrallerin Tarihçesi

Termik santrallerin geçmişini öğrenmek için ilk olarak buhar makinelerine bakılması gerekir. İlk buharla çalışan cihaz İskenderiyeli Hero tarafından MS 1. yüzyılda aeolipile adıyla üretilmiştir. Ancak 17. yüzyıla kadar buharı daha verimli ve pratik şekilde kullanmak adına daha gelişmiş bir cihaz tasarlanmamıştır.

1698 yılında Thomas Savery, buharın yoğunlaştırılması aracılığıyla üretilen ve emme yoluyla madenlerden su yükselten bir pompanın patentini almıştır.

Bu pompa elle çalıştırılan valflere sahip olduğundan tam otomatik değildi. Daha sonra 1712’de Thomas Newcomen pistonlu sistemi bulunan ve yoğunlaşan buharı sudan ayırma özelliğine sahip bir buhar motoru geliştirmiştir. 

1764 yılında James Watt, Newcomen tarafından geliştirilen bu buhar motorunun çok fazla buhar israfı yaptığını gözlemlemiş ve bu israfa tek silindirli tasarımın yol açtığı sonucuna varmıştır.

Watt, 1765’te Newcomen buhar makinesinin açığa çıkardığı atık miktarını azaltmak amacıyla ayrı bir kondansatör dizayn etmiş ve 1769’da da bu cihazın patentini almıştır. 1776 yılında Watt, iş ortağı olan Matthew Boulton ile ayrı kondansatörleri bulunan iki buhar motoru kurmuştur.

Geliştirilen buhar motorları amacına uygun şekilde atık üretimini azaltmasının yanı sıra yakıt maliyetinin de düşürülmesini sağlamıştır. James Watt, devam eden yıllarda da bu tasarımı geliştirmeye devam etmiştir.

Cihaza sırasıyla 1781’de güneş gezegen dişlisi, 1782’de çift pistonlu motor, 1784’te doğrusal hareketli motor, 1788’de çark ve son olarak 1790’da basınç göstergesi eklemiştir.

Watt’ın buhar motoruna ve dolayısıyla endüstrinin verimliliğine sağladığı bu katkılardan dolayı 1969 yılında bir cihazın saatte harcadığı enerji birimine adı verilmiştir. Günümüzde hâlâ çoğu elektrikli cihazın harcadığı güç standart bir enerji birimi olarak kabul gören watt ile ifade edilir.

Elektrik enerjisinin günlük hayatta kullanımı ilk olarak 1878 yılında başlamış ve ardından 1882’de ise ilk elektrik santrali Londra’da hizmete açılmıştır. Türkiye sınırları içerisinde ilk elektrik enerjisi üretimi 1888 yılında gerçekleştirilmiştir.

İstanbul’da Haliç Tersanesi’nde kurulan bir fabrikada yapılan bu üretimden sonra ise İstanbul dışında, Tarsus’ta elektrik enerjisi üretilmiştir. Burada ilk elektrik üretimi 1902 yılında 2 kW gücündeki küçük bir su türbininde gerçekleştirilmiştir.

İlk büyük santral İstanbul’da, Silahtarağa Elektrik Santrali adıyla 1911 yılında kurulmuştur. Bu santralin gücü ise 15 MW’dir. 1923 yılında kurulu güç 33 MW, üretim ise 45 milyon kWh olmuştur. 2020 yılında termik santrallerin kurulu gücü 46.290,9 MW değerine ulaşmıştır.

Termik Santrallerin Maliyeti

Diğer enerji santrallerine kıyasla termik santrallerin kuruluş maliyetleri düşüktür. Kömür kullanılan bir termik santralin kuruluş maliyeti ortalama kW başına 750 dolar, yani 1000 MW gücünde bir termik santral için 750 milyon dolardır. Kuruluş maliyeti petrol ya da doğal gaz kullanılan bir termik santral için ortalama kW başına 650 dolar olarak hesaplanır. 

Bir elektrik santrali en az 30 yıl boyunca çalışır. Kurulu gücü 1000 MW olan bir santral ise yılda ortalama 7 milyar kWh enerji üretimi yapar. 

Termik santrallerde işletme maliyeti ise ham maddeye göre değişir. En büyük gider yakıt maliyetidir. Doğal gaz ve akaryakıtın kullanıldığı termik santrallerde oran yaklaşık %90 iken kömürlü termik santraller için bu oran %60 ila %70 arasındadır. Bunlar dışında işçilik ve diğer giderler de bulunur.

Bir santralin tek maliyeti kuruluş ve işletme maliyeti değildir. Ortaya çıkan atıkların geri dönüştürülmesi, varsa çevreye verilen zararın giderilmesi gibi maliyetler de bulunur.

Türkiye’de Termik Santral ile Elektrik Üretimi Oranları

Türkiye’de elektrik üretimi hem yenilenebilir hem de yenilenemez kaynaklar aracılığıyla gerçekleştirilir. Karşılaştırıldığı takdirde yenilenemez kaynakların ve özellikle termik santrallerin enerji üretiminde önde olduğu rahatlıkla görülebilir.

2020 yılında Türkiye’de toplam elektrik üretimi 305.458.957,06 MWh olmuştur. 2020 yılında elektrik üretiminde kullanılan kaynaklar arasında birinci sırada 78.084.434,68 MWh ile hidrolik enerji bulunur. Elektrik üretiminde kullanılan diğer enerji kaynakları şu şekildedir: 

Bunların yanı sıra 11.347.655,00 MWh lisanssız elektrik üretimi gerçekleşmiştir. 

Enerji kaynaklarının üretimdeki sırasına bakılırsa Türkiye’de termik santrallerin elektrik ihtiyacının oldukça büyük bir kısmını karşıladığı görülür. 305.458.957,06 MWh elektrik üretiminin %58’i yenilenemez kaynaklar kullanılarak termik santrallerde yapılır. 

Dünyadaki Termik Santraller

Dünyadaki termik santrallerde enerji üretimi için kömür ve doğal gaz kullanımı ön sıradadır. 79 ülkede 2.400’den fazla sayıda kömürlü termik santral faal durumdadır. Bu santrallerin kapasitesi ise toplamda yaklaşık olarak 2.100 GW’dır.

Bununla birlikte inşa halinde olan 189 kömürlü termik santralle bu miktarın 2.276 GW’a kadar çıkması beklenmektedir. Dünya çapında en fazla kömürlü termik santrali bulunan ülke ise Çin’dir.

Çin’i Hindistan, ABD ve Japonya takip eder. Çin’de bulunan  Tuoketuo Elektrik Santrali, 6,7 GW ile dünyanın en büyük aktif kömürlü termik santralidir.

Doğal gaz kullanılan termik santrallere bakıldığında ise dünya üzerinde 132 ülkede aktif olan 7.320 santral bulunur. Bunların toplam kapasitesi 1,831,260 MW’dir. Tüm dünyada en çok doğal gazlı termik santrali bulunan ülke ABD’dir. 

ABD’den sonra ise Rusya ve Çin gelir. Kapasitesi en yüksek olan doğal gazlı termik santral ise Rusya’da bulunan 5.597 MW kapasiteli Surgutskaya GRES-2 tesisidir.

Diğer Yenilenemez Enerji Üretim Yöntemleri ile Karşılaştırması

Her ne kadar yenilenemeyen enerji kaynakları söz konusu olduğunda akla ilk gelen seçenek fosil yakıtlar olsa da başka yenilenemeyen enerji kaynakları da bulunur. Bunlardan ilki nükleer enerjidir.

Uranyumdan elektrik üretmeye yarayan nükleer santraller, termik santrallere göre daha güvenli bir yöntem olarak düşünülebilir. Bunun ilk nedeni nükleer santrallerin havayı kirletecek sera gazı salınımı yapmamasıdır. Birçok yerde inşa edilebilme olanağı bulunan bu tesisler çevreye, etraftaki canlılara ve onların yaşam alanlarına da zarar vermez.

İşletme halinde doğaya zarar vermemesi açısından oldukça avantajlı olan nükleer santrallerin termik santrallere göre bazı dezavantajları da vardır. Öncelikle kurulumu ve işletmesi oldukça zordur. Buna ek olarak uranyum elde etmek de zorlu ve yüksek maliyetli bir süreçtir. Ayrıca nükleer santrallerin radyoaktif atıklar üretmesi nedeniyle çevrede yaşayan ve buna maruz kalan kişilerde birçok farklı hastalık görülebilir.

Diğer bir yenilenemez enerji kaynağı ise biyokütle enerjisidir. Bitkilerde bulunan enerji ile elektrik üretimi sağlayan biyokütle, tarım devam ettiği sürece var olabilir. Böyle bir durumda yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak da sayılabilir ancak ham maddelerin ekimi durduğu takdirde yenilenemez enerji kaynağına dönüşecektir.

Dolayısıyla biyokütle enerjisinin sürdürülebilir olması için ham maddeler kullanım hızıyla orantılı şekilde tekrar ekilmelidir. Bu açıdan bakıldığında biyokütle enerjisi termik santrallere kıyasla daha güvenli, temiz ve zararsız görülebilir.

Biyokütle enerjisinin dezavantajlarına bakılacak olursa termik santrallere göre daha maliyetli olmasıyla ön plana çıkar çünkü biyokütle tesisleri ekonomik açıdan verimli olmak adına fosil yakıtlara da ihtiyaç duymaktadır.

Bununla birlikte ham maddelerin işleme sürecinde açığa çıkan karbonmonoksit, karbondioksit, azot oksit gibi gazlar ve diğer zararlı partiküller yakalanıp geri dönüştürülmediği takdirde biyokütle ile enerji üretimi çevreye fosil yakıtlardan daha çok zarar verebilir.

Siz de termik santraller hakkındaki düşüncelerinizi bizimle yorumlarda paylaşabilir veya bu konu hakkında merak ettiklerinizi bize sorabilirsiniz. 

Yazı kaynağı : www.aydemperakende.com.tr

Termik Santral Nasıl Çalışır, Ne İşe Yarar? Termik Santral Nedir?

Termik santral nedir? Termik santral nasıl çalışır?” Gibi sorular internette merak edilen konular arasında yer aldı. Ülkemizde enerji sektöründeki sürdürülebilirliğin devamlılığı açısından önem arz eden termik santraller ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürüyor. Ana işletici makinesi buhar gücüyle çalışan güç santrali olarak bilinen termik santraller, ülkemizde dışa bağımlılığın azaltılmasına yönelik olarak önemli yer tutmakta. Enerji Dönüşüm Santralı olarak da bilinen termik santraller, enerji talebindeki hızlı artışın karşılanmasını gerçekleştirmekte. Peki termik santraller zararlı mıdır? İşte merak edilen termik santraller ile ilgili detaylar…

Termik Santral Nedir?

Ülkemizde en çok merak edilen ve internet üzerinde en fazla araştırılan konuların başında termik santraller geliyor. İnsanla termik santraller hakkında detaylı bilgilere sahip olmadıkları için merak edip bu konuyu araştırıyorlar. En çok aranan sorulardan birisi Termik Santral Ne İşe Yarar sorusudur. Termik santral, ana işletici makinesi buhar gücü ile çalışan güç santraline denir. Isıtılan su buhara dönüştürülerek bir elektrik üretecini süren buhar türbinini döndürmek içim kullanılmaktadır. Türbinden geçen buhar Rankine çevrimi denen bir yöntem ile bir yüzey yoğunlaştırıcıda yoğunlaştırılıp geri suya dönüştürülmektedir. Termik santrallerin tasarımları arasındaki en büyük farklılık kullandıkları yakıt tiplerine göre belirlenmektedir. Bu tesisler ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmekte kullanıldığı için bazı kaynaklarda Enerji Dönüşüm Santrali olarak da anılır. Bazı termik santrallar elektrik üretmenin yanı sıra endüstriyel ve ısıtma amaçlı ısı üretimi, deniz suyunun tuzdan arındırılması gibi konular için de kullanılır. İnsan üretimi Karbondioksit emisyonunun büyük kısmını oluşturan fosil yakıtlı termik santralların çıktılarını azaltma yönünde yoğun çabalar harcanmaktadır.

Termik Santral Nasıl Çalışır?

Ülkemizde insanlar termik santraller hakkında az çok bazı şeyleri bilseler de tam olarak bilgi sahibi değillerdir. En fazla araştırılan konulardan birisi termik santrallerin nasıl çalıştığıdır. Termik santraller, en temelde Rankine Çevrimine göre çalışmaktadır. Bu çevrimde akışkan olan suyun basıncı bir pompa yardımıyla yükseltilmekte ve kazana gönderilmektedir. Kazanda yakıtların yakılmasıyla açığa çıkan ısı ile su çok yüksek sıcaklıklara yükseltilip (500 °C – 600 °C arası) yüksek basınçlı kızgın buhar fazına geçirilmektedir. Buradan da buhar türbini – jeneratör sistemine iletilmektedir. Yüksek enerjili bu kızgın buhar da buhar türbinini ve jeneratörü döndürerek elektrik üretimi sağlanmaktadır.

Termik Santral Zararları

Termik santral dendiğinde çoğu insan zararlı bir şey zannetmektedir. Elbette termik santrallerin zararları vardır. Ancak zarardan çok yararı bulunmaktadır. Termik santrallerin zararları şunlardır:

Termik Santral Ne Demek?

Termik santral, kömür ya da doğal gaz gibi bir yakıtla çalışarak elektrik üreten santrallere verilen addır. Ülkede termik santralin ne olduğuna dair pek çok araştırma yapılır. En özet bir şekilde termik santral böyle anlatılır.

Yazı kaynağı : www.sabah.com.tr

Termik santral

Termik santral, ana işletici makinesi buhar gücüyle çalışan güç santralıdır. Isıtılan su buhara dönüştürülerek bir elektrik üretecini süren buhar türbinini döndürmekte kullanılır. Türbinden geçen buhar Rankine çevrimi denilen yöntemle bir yüzey yoğunlaştırıcıda yoğunlaştırılırak geri suya dönüştürülür. Termik santralların tasarımları arasındaki en büyük farklılık kullandıkları yakıt tiplerine göredir. Bu tesisler ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmekte kullanıldığından bazı kaynaklarda enerji dönüşüm santrali olarak da geçer.^[1] Bazı termik santrallar elektrik üretmenin yanı sıra endüstriyel ve ısıtma amaçlı ısı üretimi, deniz suyunun tuzdan arındırılması gibi amaçlarla da kullanılır. İnsan üretimi CO2 emisyonunun büyük kısmını oluşturan fosil yakıtlı termik santralların çıktılarını azaltma yönünde yoğun çabalar harcanmaktadır.^[2]

Genel bakış[değiştir | kaynağı değiştir]

Kömürlü, nükleer, jeotermal, güneş ve çöp santrallarının hemen tamamı, ayrıca doğalgaz santrallarının pek çoğu termik santraldır. Doğalgaz çoğunlukla kazanlar ve gaz türbinlerinde yakılır. Gaz türbininden çıkan ısı kombine bir çevrimli bir tesiste toplam verimliliği artıracak şekilde buhar oluşturmada kullanılabilir. Kömür, fueloil ve doğalgaz santralları çoğunlukla fosil yakıtlı güç santralları olarak adlandırılırlar. Bazı biyokütle yakıtlı termik santrallar da aynı kategoriye konulurlar. Nükleer olmayan ve kojenerasyon kullanılmayan termik santrallar için konvansiyonel güç santralı terimi de kullanılır..

Ticari elektrik tesisleri olan güç santralları genellikle büyük ölçekli inşa edilir ve kesintisiz işletim için tasarlanır. Elektrik güç üretim tesislerinde tipik olarak 50 Hz ya da 60 Hz şebeke frekansında alternatif akım üreten üç fazlı üreteçler kullanılır. Bazı büyük kuruluşların, özellikle de başka maksatlar için buhar üretimi yapıyorlarsa kendi tesislerini ısıtmada ya da elektrik ihtiyaçlarını karşılamada kullandıkları özel güç santralları vardır. Buharlı güç santralları büyük gemilerde de kullanılmıştır ve günümüzde de kullanılmaktadır. Buharlı gemilerdeki güç santrallarının türbinleri genellikle dişli kutuları üzerinden geminin pervanelerine bağlıdırlar. Böyle gemilerdeki buhar santralları ayrıca elektrik üreteçlerini süren daha küçük türbinlere de buhar sağlarlar. Gemi üzerindeki buhar santralları fosil ya da nükleer yakıtlı olabilir. Nükleer yakıt kullanılarak elde edilen itici güç birkaç istisna dışında sadece deniz kuvvetlerine ait gemilerde kullanılır. Dünya genelinde buhar türbini kullanarak ürettiği elektrik ile itici güç sağlayan bir düzineye yakın turboelektrik gemi olmuştur.

Sıklıkla kojenerasyon tesisi de denilen kombine ısı ve güç santralları hem ısı hem de elektrik enerjisi üretirler. Buhar ve sıcak su uzun mesafelere borularla taşındığında enerjisini kaybeder, dolayısıyla ısı yoluyla enreji aktarımı yalnızca gemi, endüstriyel tesis, yakın binaların ısıtılması gibi kısa mesafelerde verimlidir.

Tarihçe[değiştir | kaynağı değiştir]

Pistonlu buhar makineleri özellikle James Watt tarafından yapılan büyük yenilikler sayesinde 18nci yüzyıldan beri mekanik güç kaynakları için kullanılmaktadır. 1882 yılında, ticari amaçlı ilk merkezi elektrik üretim istasyonları olan New York’taki Pearl Street İstasyonu ile Londra’daki Holborn Viaduct enerji istasyonununda da pistonlu buhar makineleri kullanılmaktaydı. Buhar türbini‘nin geliştirilmesi daha büyük ve verimli merkezi üretim santrallarının yapılmasına olanak verdi. 1892 yılında pistonlu buhar makinelerine alternatif olan buhar türbinleri daha yüksek hızlara sahip olmaları ve hızlarının daha kararlı olarak ayarlanabilmesi sayesinde ortak çıkışı besleyen senkron paralel jeneratörlerin çalıştırılabilmesine olanak sağlamışlardır.^[3] Yaklaşık olarak 1905 yılından sonra büyük merkezi enerji santrallarındaki pistonlu buhar makinelerinin yerini tamamen buhar türbinleri almıştır. Tarihte kullanılan en büyük pistonlu motor-jeneratör setleri 1901 yılında Manhattan Yükseltilmiş Demiryolu için üretilmiştir. On yedi adet ünitenin her biri yaklaşık 500 ton ağırlığında, 6000 kilowatt gücündeydi ve aynı katalog değerindeki bir türbin setinden yaklaşık %20 daha hafifti.^[4]

Termik Santralin canlılara ve doğaya zararları[değiştir | kaynağı değiştir]

Termik santrallerinin çevresel etkileri şöyle sıralanabilir: Hava Kirliliği, Su Kirliliği, Toprak Kirliliği, Canlılar üzerinde Yaptığı Etkiler.

Hava Kirliliği

– Termik santrallerin çalışması sonucu ortaya çıkan baca gazı (SO2, NOx) birçok çevresel problemi de beraberinde getirmektedir.
– Kullanılan yakıta bağlı olarak değişen oranlarda çıkan gaz ve partikül maddeler uzun zaman boyunca havada asılı kalmaları nedeniyle bronşit, anfizeme, damar hastalıkları gibi hastalıkların yanında insan ölümlerine de sebebiyet vermektedir.
– Termik santrallerin oluşturduğu hava kirliliği sadece havayı soluyan canlılara değil, orman ve geniş tarım arazilerine de olumsuz etkiler yapmaktadır. Bacadan çıkan gazlar ve diğer maddelerin ürün verimlerine olumsuz etkileri görülmektedir.
– SO2 ve NOx gazları asit yağmurlarının oluşumunda birinci derecede sorumludurlar.
Bacalardan atılan kükürt ve azot oksitler, rüzgarla birlikte ortalama 2-7 gün içerisinde atmosfere ulaşırlar.
– Bu zaman süresi içinde bu kirleticiler atmosferdeki su partikülleri ve diğer bileşenlerle tepkimeye girerek Sülfirik Asit ve Nitrik Asit’i oluştururlar. Atmosferde oluşan bu asitler, yağmur ve kar ile yeryüzüne ulaşırlar.
– Böylece termik santrallerin bacalarında gazlar ikinci kez ve daha geniş bir bölgeye etki etmiş olurlar.
– Termik santral küllerinin toplandığı alanda oluşan Radon gazı havaya ulaşmaktadır.
– Küllerin üzeri toprakla örtülse bile oluşan Radon gazı toprağın gözeneklerinden geçerek havaya karışmakta, yaklaşık 4 gün içerisinde Polonyum’a ve aktif Kurşuna dönüşebilmektedir.
– Bu nedenle kül yığınları çevreye radyoaktif madde yaymaktadır. Bacadan atılan maddelerin içerisinde en önemli olan radyoaktif madde Uranyum maddesidir.

Su Kirliliği

– Termik santrallerde soğutma, temizleme vb. işlemler için önemli miktarda su kullanılmaktadır. Kullanılan bu suyun alıcı ortama deşarjı sonucu ortamdaki sıcaklık dengesi bozulur. Sıcaklık canlılar için hayati önem taşıyan bir kavramdır ve sıcaklık değişimlerinin canlı faaliyetleri üzerinde kısıtlayıcı hatta öldürücü etkisi vardır.
– Kullanılan soğutma sularının alıcı ortama verilmeden önce arıtılması sırasında (geçici sertlik giderimi, çöktürme) kullanılan kimyasal maddeleri suyun verildiği ortamlarda kirliliğe neden olmaktadır.
– Baca gazından çıkan maddelerin yarattığı asit yağmurları da yeryüzüne düşmeyle beraber kirliliğe, bitki ve toprak yapısında değişime neden olabilmektedir.
– Uçucu küllerde bulunan Fe, Zn, Cu, Pb vb. ağır metaller yağmur sularıyla yıkanma gibi durumlarla yer altı suyuna ve içme suyu kaynaklarına ulaşabilmektedir.

Toprak kirliliği

– Termik santrallerin hava ve su ortamlarında yarattığı etkiler toprak içinde geçerlidir.
– Santralde kullanılan suların toprağa deşarjı, asit yağmurları, uçucu küllerin toprak üzerinde birikmesi gibi birçok kavram toprak kirliliğine ve dolaylı olarak verim düşmesi ve ürün kalitesinin bozulmasına sebep olmaktadır.
– Santralden çıkan baca gazları bitki örtüsünün gelişimini yavaşlatır. Ürün kalitesi ve ürün veriminin düşmesine neden olabilir.
– Toprak çoraklaşması, orman azalmasına sebep olabilir.
– Yapılan araştırmalar santral çevrseinde yaşayan insanlarda solunum yolu rahatsızlıklarının diğer bölgeler göre daha çok olduğunu ortaya koymuştur.

Türkiye’nin sahip olduğu en bol fosil kaynaklı yakıtı linyit olup, Afşin Elbistan havzası Türkiye’nin en büyük linyit rezervine sahiptir. Ancak linyit düşük-kaliteli ve yüksek derecede kirlenmeye yol açan yakıt kaynağıdır. Linyit kömürünün kullanımı çok yüksek miktarda Kükürt Dioksit (SO2), Azot Oksitler (NOx), Karbondioksit (CO), Ozon (O3), Hidrokarbonlar, Partiküler Madde (PM) ve kül oluşturmaktadır. Bu atıklar çevre sağlığını değişik biçimlerde olumsuz olarak etkilemektedirler.

SO2 ve NOx gazları asit yağmurlarının oluşumunda birinci derecede sorumludurlar. Bacalardan atılan kükürt ve azot oksitler, rüzgarla birlikte ortalama 2-7 gün içerisinde atmosfere ulaşırlar. Bu zaman süresi içinde bu kirleticiler atmosferdeki su partikülleri ve diğer bileşenlerle tepkimeye girerek Sülfirik Asit ve Nitrik Asit’i oluştururlar. Atmosferde oluşan bu asitler, yağmur ve kar ile yeryüzüne ulaşırlar. Böylece termik santrallerin bacalarında gazlar ikinci kez ve daha geniş bir bölgeye etki etmiş olurlar. Asit yağmuru denilen bu olgu yalnız canlılar için değil taş yapıtlar ve eski sanat eserleri için de önemli bir tehlike oluşturmaktadırlar.

Termik santral küllerinin toplandığı alanda oluşan Radon gazı havaya ulaşmaktadır. Küllerin üzeri toprakla örtülse bile oluşan Radon gazı toprağın gözeneklerinden geçerek havaya karışmakta, yaklaşık 4 gün içerisinde Polonyum’a ve aktif Kurşuna dönüşebilmektedir. Bu nedenle kül yığınları çevreye radyoaktif madde yaymaktadır. Bacadan atılan maddelerin içerisinde en önemli olan radyoaktif madde Uranyum maddesidir.

Termik santraller soğutma, buhar elde etme ve temizleme gibi çeşitli amaçlarla su kullanmakta ve tüm bu işlemler sonucunda tonlarca atık su oluşturmaktadırlar. Atık sular ne kadar işlemden geçirilirse geçirilsin çevre kirliliğine yol açmaktadır. Çünkü sonuç olarak bu sular ya toprağa ve yer altı sularına ya da bir şekilde denize ulaşmaktadır.

Termik santrallerinin çevresel etkileri şöyle sıralanabilir:

1. Hava Kirliliği

2. Su Kirliliği

3. Toprak Kirliliği

4. Canlılar üzerinde Yaptığı Etkiler

5. Arazi Kullanımı Üzerindeki Etkileri

Hava Kirliliği[değiştir | kaynağı değiştir]

Hava kirliliği; havada katı, sıvı ve gaz halinde bulunan yabancı maddelerin insan ve diğer canlıların sağlığına, hayatına ve ekolojik dengeye zarar verecek yoğunlukta atmosferde bulunmasıdır. Atmosfere bırakılan veya termik santrallerden çıkan atıkların çevre üzerinde etkileri olduğu gibi insanların üzerinde de önemli etkileri vardır.^[5]

Hava kirliliğinden bazı gruplar daha kolay etkilenmektedirler. Bu gruplar; bebekler ve gelişme çağındaki çocuklar, gebe ve emzikli kadınlar, yaşlılar, kronik dolaşım ve solunum sistemi hastalıkları olanlar, endüstriyel işletmelerde çalışanlar ve düşük sosyo-ekonomik grup içinde yer alanlardır.

Genel olarak havadaki kirleticilerin sağlığa etkileri ise şunlardır: Özellikle yeryüzüne yakın seviyelerde oluşan ozon insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Azot oksitlerin bulunduğu kısa süreli bulunma solunum şikayetlerine, uzun süre bulunma ise akciğerlerde kalıcı hasarlara neden olmaktadır. Partiküller madde tanecikleri bronşite, anfizem ve damar hastalıklarına bağlı olarak ölümlere neden olmaktadır. Kurşun kan hücrelerinin gelişmesini ve olgunlaşmasını engellemekte, kanda ve idrarda birikerek sağlığı olumsuz yönde etkilemektedir. Karbonmonoksit (CO)’in ise, kandaki hemoglobin ile birleşerek oksijen taşınmasını aksattığı bilinmektedir. Bununla birlikte kükürt dioksit (SO2)’in, üst solunum yollarında keskin, boğucu ve tahriş edici etkileri vardır. Özellikle duman akciğerden alveollere kadar girerek olumsuz etki yapmaktadır. Kronik kalp hastalığı olan kişilerin hastalıklarının alevlenmesinde artış, kanser insidansında artış ve erken ölüm insidansında artışa neden olmaktadır.

Hava kirliliği arttıkça daha fazla ölüm veya hastaneye başvuru gerçekleşmektedir. Hava kirliliğinin yoğun olduğu bölgelerde insan yaşamın 1-2 yıl kadar daha kısa olduğu literatürde yer almaktadır.

Su Kirliliği[değiştir | kaynağı değiştir]

Termik santrallerde buhar üretme, soğutma ve temizleme işlemleri için önemli miktarda su kullanılmaktadır. Termik santrallerde tüketilen soğutma sularının santralin makinelerine zarar vermelerini engellemek amacıyla, kullanılmadan önce çeşitli kimyasal işlemlerden geçirilmektedir. Ancak bu işlem atık suların Demir2 Sülfat bakımından zenginleşmesine neden olmaktadır.

Termik santrallerde yakma işlemi sonucunda önemli miktarda yüksek basınca ve sıcaklığa sahip buhar üretilmekte ve elektrik üretiminde bu buhar kullanılmaktadır. Buharın tribünleri çevirmesinden sonraki sıcaklığı da oldukça yüksektir. Termik santrallerde atık olarak çıkan ısının yaklaşık %15’i baca gazı içinde, %85’i ise su ile dış ortama bırakılmaktadır. Atık suların tekrar kaynağa döndürülmesi bu kaynakta kirliliğin artmasına neden olmaktadır.

Termik santrallerin doğal çevre üzerindeki olumsuz etkilerinden bir diğeri de yakma sonucunda veya baca gazı desülfürizasyon tesislerinden çıkan küllerin su kaynakları üzerinde yarattığı kirlenmedir.

Toprak Kirliliği[değiştir | kaynağı değiştir]

Türkiye’deki linyitlerde önemli miktarda radyoaktif madde ile zehir etkisi yaratan elementler bulunmaktadır. Bu elementler ve radyoaktif maddeler yıkanma ile kömürün bileşiminden uzaklaştırılamamaktadır. Bu linyitlerin yakılmasıyla söz konusu radyoaktif maddeler baca gazları arasında partikül halinde veya kazandan çıkan diğer küllerle birlikte atılmaktadır. Afşin-Elbistan linyitleri üzerinde yapılan araştırmada Uranyum, Potasyum, Radyum ve Toryum gibi seçilmiş radyonük-loidlerin belirlenen yoğunlukları, literatürde yer alan kömürlerin ve dünya kabuğunun ortalama değerinin çok üzerinde olduğu tespit edilmiştir. Söz konusu elementler sadece yüzey ve yer altı sularını kirletmemekte, aynı zamanda toprağın kirlenmesine de neden olmaktadır.

Canlılar üzerinde yarattığı etkiler[değiştir | kaynağı değiştir]

Özellikle baca gazı desülfürizasyon tesisi olmayan veya arızalanarak devre dışı kalmış olan tesislerden, büyük oranlarda kükürt dioksit çıkışı olmaktadır. Söz konusu gazın canlılar üzerinde birçok olumsuz etkisi vardır. Bunlardan birisi, bitkiler üzerindeki etkisidir.

Linyitle çalışan termik santrallerin aktif hale geçmesiyle ormanlarda kirleticilerin birikimli etkisi söz konusu olmaktadır. Bu etki çam gibi iğne yapraklı ağaçların iğne yapraklarında kükürt birikimi ve ağaçların yıllık büyüme halkalarında da daralma olarak ortaya çıkmaktadır. Sonuçta zararlı gaz etkisi hem bitki örtüsünün gelişimini yavaşlatarak kesintiye uğratmakta hem de odun üretiminde verim ve hasılat kaybına neden olmaktadır.

Yeni yapılan bir termik santral yılda ortalama 1,6 milyon ton taban külü ve uçucu külü dünyaya aktarmakta;^{[kaynak belirtilmeli]} ayrıca kükürt dioksit ve zehirleyici etkisi olan karbon monoksit salgılamaktadır. Bu gazların yarattığı çevre sorunları canlı yaşamını olumsuz etkiler. Hava, su ve toprak kirliği tarımsal verim düşürür; hayvancılığı azaltır; insanlarda kanser vakalarını arttırır. İnsan sağlığına etkiler, öncelikle ermik santral ve kömür işletme sahalarında çalışanlar üzerinde görülmektedir.^[6]

Arazi kullanımı üzerindeki etkileri[değiştir | kaynağı değiştir]

Elektrik santrallerinin arazi kullanımı üzerinde de bazı etkileri vardır. Termik santrallerinde kullanılan birincil enerji kaynağının depolanması, bir sorun olarak belirmektedir. Linyitle çalışan termik santrallerinde özellikle düşük kaliteli linyitlerin değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Linyit üretimi, yatağının özelliğine göre açık veya kapalı işletme şeklinde yapılmaktadır. Özellikle açık linyit işletmelerinin çevreyi daha fazla olumsuz etkilediği bilinmektedir.

Birincil enerji kaynağının depolanması dışında termik santrallerinde çıkan büyük miktardaki küllerin imhası da her zaman sorun olmaktadır. Günlük olarak çıkan kül miktarının fazla olması geniş alanların kül depolama alanı olarak kullanılmasını gerektirmektedir. Küllerin ağır metal ve radyoaktif elementlerce kirlenmiş olma olasılığı da vardır. Bu durum, kül depolama alanlarının özenle seçilmesini, toprak ve su kaynaklarının kirlenmesini engelleyecek tedbirlerin alınmasını zorunlu kılmaktadır.^[7]

Verimlilik[değiştir | kaynağı değiştir]

Konvansiyonel bir termik santral için satılabilir enerjinin yakılan yakıtın ısıtma değerine olan yüzdesi olarak nitelendirilen enerji verimliliği tipik olarak %33 ila %48 aralığındadır. Tüm ısı makineleri termodinamik kurallarına bağımlı olduğundan bu verimlilik değerleri limitlidir. Enerjinin geri kalanı tesisi ısı olarak terkeder. Atık ısı bir yoğunlaştırıcıdan geçirildikten sonra soğutma suyu kullanılarak ya da soğutma kuleleri ile atılır. Atık ısının ısıtma amaçlı kullanıldığı tesislere kojenerasyon tesisi denilir. Genellikle büyük miktarda doğalgaz rezervi bulunan ve kıt tatlısu kaynaklarına sahip çöl ülkelerinde termik santralların bir yan işlevi de deniz suyunun tuzdan arındırılmasıdır.

Carnot verimlilik kuralına göre buharın ısısı yükseltilerek verimlilik artırılabilir. Alt kritik seviyedeki fosil yakıtlı santralların verimliliği yaklaşık %36–%40 aralığındadır. Süper kritik seviyedeki santrallar %40 ve üstü, yeni ultra kritik seviye tasarımlı santrallarda ise bu rakam %48’e kadar ulaşabilmektedir. Su için kritik nokta olan 705 °F (374 °C) ve 3212 psi (22.06 MPa) değerinin üzerinde ise sudan buhara doğru bir faz değişimi olmaz, sadece yoğunlukta kademeli bir düşüş olur.

Mevcut nükleer santralların basınçlı kazanları çok büyük olduğundan ve tüm nükleer yakıt çubukları burada bulunduğu için kömürlü santrallardan daha düşük ısı ve basınç seviyelerinde işletilmek zorunluluğu vardır. Reaktörün büyüklüğü ulaşılabilecek basınç seviyesini limitler. Bu nedenle nükleer santralların termodinamik verimliliği %30-32 civarındadır. Çok Yüksek Isılı Reaktör, Gelişmiş Gaz Soğutmalı Reaktör, Süper Kritik Su soğutmalı Reaktör gibi bazı ileri tasarımlar kömürlü santrallarla kıyaslanabilecek termodinamik verimlilik seviyelerine ulaşabilmektedir.

Elektrik Maliyeti[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir termik santralda üretilen elektrik enerjisinin maliyeti yakıt maliyeti, tesisin kurulum masrafları, işçi maliyetleri, bakım, hammadde girişi ve atık maliyetlerinin toplamıdır. Çevresel etkilerin ekonomik, sosyal ve sağlık üzerine olan maliyetleri gibi dolaylı maliyetler hesaplanmamakla beraber belirli bir çevre etkisi kıymeti takdir edilmelidir.

Tipik bir kömürlü termik santral[değiştir | kaynağı değiştir]

200 MW ve üzeri tesislerde fanlar, önısıtıcılar, kül kollektörleri gibi sistemin önemli komponentleri yedekli olarak kurulup kullanılır. Bazı 60 MW santrallarda bir yerine iki kazan bulunabilir.

Kazan ve buhar döngüsü[değiştir | kaynağı değiştir]

Fosil yakıtlı güç tesislerinde fosil yakıtı yakıp suyu ısıtarak buhar elde edilen fırına buhar kazanı denir.

Nükleer enerji santralinde ise buhar kazanı, bir Basınçlı Su Reaktörü (Pressurized Water Reactor – PWR) içinde primer (reaktör ünitesi) ile sekonderi (buhar ünitesi) termal yoldan birbirine bağlayan özel bir çeşit ısı eşanjörü‘nü ifade eder. Kaynar Su reaktörü (Boiling Water Reactor – BWR) olarak adlandırılan nükleer reaktör tipinde ise su doğrudan reaktör içinde kaynatılır ve ayrı bir buhar kazanı yoktur.

Bazı endüstriyel tesislerde ısı geri kazanımlı buhar jeneratörü (heat recovery steam generator – HRSG) olarak bilinen ve bir endüstriyel süreçte oluşan ısıyı buhar üretmek için kullanan ısı eşanjörleri de bulunmaktadır. Bir buhar kazanı elektrik üretecini süren buhar türbininin ihtiyaç duyduğu yüksek saflık, basınç ve sıcaklıkta buhar üretmelidir.

Jeotermal tesisler doğal yollardan oluşan su buharını kullandıklarından kazana ithiyaçları yoktur. Jeotermal buhar fazlasıyla korozifse ya da çok miktarda katı partikül içeriyorsa ısı eşanjörleri kullanılabilmektedir.

Fosil yakıtlı bir buhar kazanı ekonomizör ve buhar fıçısı ile buhar üretici tüpler ve süperısıtıcı boru demetlerinden oluşan bir fırından meydana gelir. Kazanda aşırı basınç oluşmasını önlemek için uygun yerlere gerekli güvenlik valfleri konulmuştur. Hava ve baca gazı yollarında kullanılan ekipmanlar arasında enerjili akım fanı, hava önısıtıcısı, kazan ocağı, endüklenmiş akım fanı, kül hunisi, filtreler ve baca(lar) bulunur.^[8][9][10]

Besleme suyu ısıtılması ve gazdan arındırma[değiştir | kaynağı değiştir]

Buhar kazanında kullanılan besleme suyu yanan yakıttan elde edilen ısı enerjisini buhar türbinini döndüren mekanik enerjiye dönüştürmede kullanılır. Toplam besleme suyu geri dönüştürülmüş yoğuşturulmuş su ve arıtılmış sudan oluşur. Temas ettiği materyaller yüksek ısı ve basınçta korozyona meyilli olduğundan arıtılmış su kullanılmadan önce ileri derecede arıtma sürecinden geçer. Su yumuşatıcılar ve iyon dönüşümlü demineralizatörlerden oluşan bir sistem suyu o derece arı hale getirir ki 0.3-1.0 mikrosiemens/cm aralığındaki iletkenlik katsayısı ile su neredeyse bir yalıtkan haline gelir. 500 MW’lık bir tesiste saflık kontrolü için buhar fıçısından alınan suyun yerine konulan ve sistemdeki küçük kaçakları telafi etmek için elkenen arıtılmış suyun akış miktarı yaklaşık olarak 7.6 litre/saniye mertebesindedir.

Besleme suyu çevrimi buhar türbinlerinden geçtikten sonra yoğunlaştırılan suyun yüzey yoğunlaştırıcıdan pompalanması ile başlar. Tam yükle çalışan 500 MW’lık bir tesiste yoğunlaştırılmış su akış oranı yaklaşık 400 litre/saniye mertebesindedir.

Su basıncı iki aşamada artırılır ve altı ya da yedi adet orta seviye besleme suyu ısıtıcısından geçer. Her noktada ısınan suyun buharı türbinlerdeki uygun bir borudan tahliye edilir ve her aşamada sıcaklığı artar. Tipik olarak bu bir seri besleme suyu ısıtıcısı arasında ve ikinci basınç oluşturma aşaması öncesinde yoğuşmuş ve arıtılmış su karışımı suyun içinde çözünmüş olan havayı alan ve paslandırıcı mineralleri ayrıştıran bir gaz alıcıdan geçer.^[11][12] Bu noktadan sonra suyun içinde kalan oksijen miktarını 5 ppb‘in altına indiren hidrazin adlı kimyasal eklenebilir, ayrıca amonyak, morfolin gibi pH kontrol araçları eklenerek asidite, dolayısıyla korozif etkisi azaltılabilir.

Kazanın çalışması[değiştir | kaynağı değiştir]

Kazan yaklaşık 50 fit (15 m) genişliğinde ve 130 fit (40 m) yüksekliğinde dikdörtgen bir fırındır. Duvarları yaklaşık 2,3 inç (58 mm) çapında çelikten yüksek basınç tüpleri ile ağ gibi sarılıdır.

Toz haline getirilen kömür fırının dört köşesinde veya bir ya da karşılıklı iki duvar boyunca yerleştirilmiş yakıcılara doğru hava ile püskürtülür, ortada büyük bir ateş topu oluşturacak şekilde hızla tutuşturularak yakılır. Ateş topundan yayılan termal radyasyon, fırın çeperlerindeki tüplerde bulunan suyu ısıtır. Fırın içinde su dikey ekseinin üç ya da dört misli yol katedecek kadar dolaştırılır. Fırın içinde dolaşan su ısıyı emer ve buhara dönüşür. Fırının üst kısmındaki bir fıçının içinde buhar sudan ayrıştırılır. Sudan ayrılan buhar yanan gazların en sıcak olduğu bölgede asılı olan süper sıcak tüpler üzerinden türbine yollanır. Bu tüplerden geçirilen buharın ısısı yaklaşık 1.000 °F (538 °C)’ye kadar yükseltilir.

Linyit kömürü yakan tesisler Almanya‘dan Avustralya‘ya ve Kuzey Amerika‘ya kadar geniş bir coğrafyada kuruludur. Linyit maden kömüründen çok daha ham bir kömür türüdür. Daha düşük kalorilidir ve eşdeğer ısı enerjisi üretebilmek için çok daha geniş bir fırın gereklidir. Bu kömürler %70’e kadar su ve kül ihtiva edebilirler, bu nedenle daha düşük fırın sıcaklıkları oluşturur ve daha güçlü endüklenmiş akım fanları gerektirirler. Ateşleme sistemleri de maden kömürü kullanılan tesislerden farklı tasarlanır. Tipik olarak sıcak gazlar fırından atıldıkları noktada gelen kömür tozu ile karıştırılıp fırına verilir.

Suyu buhara çevirmede gaz türbini kullanan tesisler ısı geridönüşümlü buhar kazanı (heat recovery steam generator – HRSG) olarak adlandırılan kazanlar kullanırlar. Gaz türbinlerinden çıkan atık ısı süper sıcak buhar oluşturmada kullanılır ve daha sonra geleneksel su-buhar çevrimi uygulanır.

Fırın ve buhar fıçısı[değiştir | kaynağı değiştir]

Su kazana ekonomizör denilen bölümden alınır. Ekonomizörden buhar fıçısına geçen su indirici borulardan su duvarlarının altındaki giriş başlıklarına gider. Bu başlıklardan su duvarları boyunca yükselen suyun bir kısmı buhara dönüşür ve bu su-buhar karışımı tekrar buhar fıçısına girer. Aşağı inen suyun yoğunluğu ısınıp yukarı çıkan su-buhar karışımından fazla olduğundan bu süreç doğal çevrim ile dönebilir ya da pompalarla desteklenebilir. Buhar fıçısında ayrıştırılan su indirici borulara geri döner, buhar ise içinde kalan su zerreciklerinden ayrılmak için bir dizi buhar ayırıcı ve kurutucudan daha geçer. Kurutulan buhar buradan sonra süper ısıtıcı borulardan yoluna devam eder.

Fırının yardımcı ekipmanları arasında kömür besleme nozılları ve ateşleme tabancaları, kurum temizleme üfleçleri, su kesicileri ve fırının içini gözlemek için gözlem noktaları (fırın duvarlarında) bulunur. Yanıcı gazların fırın içinde birkerek fırını patlatmasını engellemek için kömür yakılmadan önce bu gazlar yanma bölgesinden tahliye edilir.

Süper ısıtıcı borular ve başlıklarda olduğu gibi buhar fıçısında da ilk başlatmada gerekli olan hava drenaj delikleri vardır.

Süper ısıtıcı[değiştir | kaynağı değiştir]

Fosil yakıtlı güç tesislerinin çoğunda fırın içinde bir süper ısıtıcı bölümü bulunur. Buhar fıçı içindeki kurutucu ekipmanlardan sonra fırın içindeki bir dizi süper ısıtıcıya geçer. Burada buhar tüplerin dışındaki sıcak gazlardan bir miktar daha ısı emer ve doyum sıcaklığına erişir. Süper ısıtılmış buhar daha sonra ana buhar borularından yüksek basınç türbinine girer.

Nükleer güçlü buhar tesislerinde bu kısımlar bulunmaz ama doymuş buhar üretimi başka yollarla yapılır. Deneysel amaçlı nükleer tesisler toplam işletme giderini düşürmek amacıyla fosil yakıtlı süper ısıtıcılarla donatılmıştır.

Buhar yoğuşturma[değiştir | kaynağı değiştir]

Türbin çıkışından gelen buhar sisteme geri pompalanmak üzere yüzey yoğunlaştırıcıda yoğuşturulur. Yüzey yoğunlaştırıcının ısısı düşürüldükçe egzoz buharın basıncı düşer ve Rankine çevrimi verimliliği artırılır.

Yüzey yoğunlaştırıcı bir kabuk ve içinde soğutma suyu dolaştırılan tüplerden oluşan bir ısı dönüştürücüdür.^{[9][13][14][14][15]} Yandaki diyagramda görüldüğü gibi düşük basınç türbininden gelen egzoz buharı tüperin üzerinden geçerek su haline geldiği kabuğa girer. Bu tip yoğunlaştırıcılar buharın içindeki hava ve gazları atmak ve vakum sağlamak için buhar ejektörleri ya da yıldız motorlu aspiratörler kullanırlar.

Yoğuşturulan buharda en düşük basıncı ve dolayısıyla en iyi verimi elde etmek için yoğuşturucu sıcaklığı en düşük kullanılabilir seviyede tutulmalıdır. Yoğunlaştırıcı sıcaklığı hemen her zaman, suyun buhar basıncının atmosferik basınçtan çok düşük olduğu 100 °C’den aşağıdaki sıcaklıklarda tutulduğundan yoğunlaştırıcı genellikle vakum basıncında çalışır. Bu sebeple kapalı devre içine yoğuşmamış hava kaçağı engellenmelidir.

Tipik olarak soğutma suyu, buharı 35 °C (95 °F) seviyesinde yoğunlaştırdığından yoğunlaştırıcıda 2-7kPa gibi bir mutlak basınç ve atmosferik basınca oranla -95kPa gibi bir vakum seviyesi oluşur. Su buharı yoğunlaştığında hacminde oluşan büyük düşüş sisteme yeni buhar emilmesini sağlayan vakumu meydana getirir ve türbinlerden alınan verim artar.

Burada sınırlayıcı faktör soğutma suyu sıcaklığıdır ve bu da güç santralının kurulduğu bölgenin iklim koşullarıyla ilgilidir (kış döneminde türbin limitlerinin çok altında sıcaklıklara erişilebilir ve türbin içinde aşırı yoğunlaşma meydana gelebilir). Sıcak iklim bölgelerinde kurulu santrallar yoğunlaştırıcıda kullanılan soğutma suyu ısındıkça üretimlerini kısmak zorunda kalabilirler, ne yazık ki bu durum da genellikle havalandırma ile yoğun yük talebi olan periyoda denk gelmektedir.

Yoğunlaştırıcı genellikle ya atmosfere gönderilen atık ısıyı engellemek için bir soğutma kulesinden gelen suyu ya da yakın bir nehir, göl ya da okyanustan alınan tek kullanımlık suyu kullanır.

Dolaşımdaki suyun soğutma kabiliyetinin korunması için fazla ısısının alınması gereklidir. Bu da soğutma suyu doğal çekişli, cebri çekişli ya da yandaki resimde görüldüğü gibi bir indüklenmiş çekmeli soğutma kulesine pompalanıp buharlaşma yoluyla fazla ısı atmosfere atılarak sağlanır. 500 MW‘lık bir santraldaki soğutma suyunun dolaşım akış oranı tam yükte yaklaşık olarak 14.2 m³/s kadardır.^[16]

Yoğunlaştırma tüpleri korozyona dirençli olması için pirinç alaşımı ya da paslanmaz çelikten yapılır. Bununla birlikte soğutma suyu içindeki ısı transferini olumsuz etkileyen alg ya da bakteri içeriği ya da mineral birikimi nedeniyle ısıl verimleri düşebilir. Pek çok tesiste sistemi devre dışı bırakmadan içinden plastik sünger topları geçirerek boruları temizleyen temizleme sistemleri bulunmaktadır.

Yoğunlaştırıcıda kullanılan soğutma suyu değişime uğramadan, sadece ısısı artmış olarak ilk kaynağına geri döner. Eğer su soğutma kulesi değil de yerel bir kaynağa geri basılacaksa soğuk su ile karıştırılıp ısısı düşürülür.

Diğer bir tip yoğunlaştırma sistemi ise hava soğutmalı yoğunlaştırıcılardır. Çalışma prensibi radyatör ya da fanlara benzer. Türbinden gelen atık ısı aralarında büyük bir fan ile hava dolaştırılan yoğunlaşturma tüplerinden geçer. Buhar, su-buhar döngüsünde yeniden kullanılmak üzere suya dönüştürülür. Hava soğutmalı yoğunlaştırıcılar tipik olarak su soğutmalı sistemlerden daha yüksek sıcaklıklarda çalışır. Sudan tasarruf etmekle birlikte çevrimin verimliliğinden feragat edilir, bu da üretilen her bir megawatt elektrik için daha fazla karbondioksit salınımı anlamına gelmektedir.

Yoğunlaştırıcının alt kısmında biriken su güçlü pompalar kullanılarak yeniden su-buhar çevrimine gönderilir.

Tekrar ısıtıcı[değiştir | kaynağı değiştir]

Santral fırınları tüpler dışında sıcak baca gazları ile ısıtılan tüpler içeren bir ilave ısıtıcı bölümü olabilir.Yüksek basınç türbini gelen egzoz buhar ara ve daha sonra düşük basınç türbini sürüş önce daha fazla enerji toplamak için bu ısıtılan borular içinden geçirilir.

Hava yolu[değiştir | kaynağı değiştir]

Dış fanlar yanma için gereken havayı sağlar. Birincil fan gerekli havayı atmosferden alır ve hava, yanmanın daha verimli gerçekleşmesi için ön ısıtıcıda ısıtılır. Fırın duvarına hava ağızlıklarıyla iletilir.

The induced draft fan assists the FD fan by drawing out combustible gases from the furnace, maintaining a slightly negative pressure in the furnace to avoid backfiring through any closing.

Buhar türbinli üreteç[değiştir | kaynağı değiştir]

Türbinli üreteç ortak bir mil üzerinden birbirlerine ve bir üretece bağlanmış bir seri buhar türbininden oluşur. Buhar giriş tarafında bir yüksek basınçlı türbin bulunur, onu bir orta basınçlı türbin, iki adet düşük basınç türbini ve üreteç izler. Türbinlerden geçirilen buhar basınç ve termal enerji kaybeder ve hacmi artar. Kalan buhar basıncından enerji elde edebilmek için her aşamadaki türbinlerin çapı ve bıçak uzunlukları artar. Toplam dönen kütle 200 metrik ton ve 100 fit (30 m) uzunluğu aşabilir. Bu öylesine büyük bir kütledir ki mildeki ufak bir eğrilik bile sistemi dengesizleştireceğinden enerji üretimi olmadığı zamanda bile 3 devir/dk gibi yavaş bir hızda dönmeye devam etmesi gerekmektedir. Çok hayati olan bu işlem tesisteki acil durum besleme akülerinin beş temel işlevinden birsidir. Diğer işlevleri ise acil durum aydınlatması, iletişim beslemesi, tesis alarmları beslemesi ve turboüreteç yağlama beslemesidir.

Kazandan gelen süper sıcak buhar 14-16 inç (360-410 mm) çapında borular ile yüksek basınç türbinine aktarılır ve bu aşamadan geçtikten sonra basıncı 600 psi ile sıcaklığı 600 °F (316 °C) ye kadar düşer. 24-26 inç (610-660 mm) çapında borulardan türbini terkeden buhar tekrar kazana döner ve süper sıcak tüplerden geçirilerek 1.000 °F (538 °C) ye kadar ısıtılır. Yeniden ısıtılmış buhar orta basınç türbinine gönderilir. Buradan basıncı ve sıcaklığı düşerek çıkan buhar doğrudan uzun bıçaklı düşük basınç türbinlerine aktarılır ve nihai olarak yoğunlaştırıcıya döner.

Üreteç 30 fit (9,1 m) uzunluğunda ve 12 fit (3,7 m) çapındadır. Sabit bir stator ve hareketli rotordan oluşur. Her biri kilometrelerce uzunluğunda bakır sargılarla örülmüştür – kalıcı mıknatıs kullanılmaz. Üreteç 24,000 volt gerilimde 21,000 ampere kadar alternatif akım (504 MWe) üretebilir ve elektrik şebekesine senkron olarak 3,000 ila 3,600 devir/dk aralığında döner. Rotor hidrojen gazı ile soğutulan yalıtılmış bir hücrede döner. Hidrojen gazı bilinen en yüksek ısı transfer katsayısına sahiptir ve viskozitesi düşük olduğundan sürtünme kaybı azdır. İlk başlatmada bölme önce karbondioksit gazı ile doldurulup daha sonra hidrojen gazı basılarak içeride yüksek derecede patlayıcı hidrojen-oksijen karışımı oluşması engellenir.

Şebeke frekansı Kuzey Amerika’da 60 Hz, Avrupa, Okyanusya, Asya ve Afrika‘nın çoğu kesiminde 50 Hz’dir (Kore ve Japonya‘nın belirli kesimleri istisnadır). Türbinler bir çalışma hızına göre optimize edildiğinden, istenilen şebeke frekansı büyük türbinlerin tasarımında etkilidir.

Üretilen elektrik enerjisi transmisyon seviyelerine yükseltilmek üzere dağıtım tesisine aktarılır.

Buhar türbinli üreteçlerin performans olarak tatminkar ve güvenli olarak çalışmasını sağlayan yardımcı sistemler mevcuttur. Dönen ekipman olarak buhar türbinli üreteçlerin ağır ve geniş çaplı milleri olur. Millerin desteklere gereksinimi olması yanında dönerken sabit durmasının da sağlanması gereklidir. Dönme esnasında sürtünmeyi azaltmak için millerde çok sayıda mekanik dişli düzeneği kullanılır. Milin içinde döndüğü kutudaki dişliler sürtünmesi düşük malzeme ile kaplanır. Yağlama ile mil ve dişli yüzeyleri arasındaki sürtünme daha da azaltılır ve aşırı ısınma engellenir.

Yanmış gaz çıkışı ve arıtma[değiştir | kaynağı değiştir]

Yanmış gazlar kazanı terkederken ısıyı tutup içeri giren taze havaya karıştıran metal file şeklindeki düz bir döner sepet içinden geçer. Buna hava önısıtıcısı denir. Kazandan çıkan yanmış gazlar küçük kül parçacıkları ihtiva eder. Ayrıca nitrojenin yanı sıra karbondioksit, kükürt dioksit ve nitrojen oksitler gibi yanma gazları da barındırır. Kül parçacıkları toz toplayıcı ya da elektrostatik filtreler ile ayrıştırılır. Ayrıştırılan kül bazen yan ürün olarak çimento üretiminde kullanılabilmektedir. Fakat bu temizlik işlemi sadece uygun teknoloji ile donatılmış tesislerde gerçekleşmektedir. Halihazırda kurulu olan kömürlü termik santralların çoğunluğunda bu sistem mevcut değildir. Avrupa Birliğinin yayınladığı yönetmelikler atık gaz kirliliğinin azaltılmasında etkili olmuştur. Japonya 30 yılı, Amerika Birleşik Devletleri 25 yılı aşkın süredir atık gaz arıtma teknolojisi kullanmaktadır. Çin ise son yıllarda kömürlü termik santrallardan kaynaklanan kirlilik ile boğuşmaktadır.

Kanunla zorunlu tutulması durumunda kükürt ve nitrojen oksit gibi kirlilik meydana getiren gazlar öğütülmüş kireç taşı ya da bulamaç haline getirilmiş başka bir alkalin bileşeni kullanan atık gaz temizleme sistemleri kullanılarak ayrıştırılır. Bazı sistemler atık gazları arıtmak için kimyasal katalizör de kullanabilir. Atık gaz bacasından yukarı doğru hareket eden yanmış gazların sıcaklığı çıkışta 50 °C (122 °F) ye kadar düşebilir. Tipik bir atık gaz bacasının yüksekliği kalan yanmış gaz içeriğinin atmosfere salınması için 150-180 metre (490-590 ft) kadar olabilir. Dünyadaki en yüksek atık gaz bacası 419.7m ile Kazakistan, Ekibastuz’daki GRES-2 termik santralının bacasıdır.

Birleşik Devletler ve diğer birkaç ülkede atık gaz bacası yüksekliğinin yerel hava kirliliği yönetmeliklerine uyumlu olması için atmosferik dağılma modellemesi ^[17] çalışmaları ile hesaplanması gereklidir. Birleşik Devletler’de ayrıca atık gaz bacası yüksekliğinin “İyi Mühendislik Uygulamaları(GEP)” nda belirtilen yüksekliklerle uyumlu olması gerekmektedir.^[18][19] Mevcut atık gaz bacalarının GEP baca yüksekliğini aşması durumunda bu bacalar için yapılacak atmosferik dağılma modellemesi’nde gerçek baca yüksekliği yerine GEP baca yüksekliği kullanılmaktadır.

Kül toplama[değiştir | kaynağı değiştir]

Atık gazların içindeki kül fırın çıkışına endüklemeli fan öncesinde konulan elektrostatik filtreler, toz toplayıcılar, ya da her ikisi birlikte kullanılarak ayrıştırılır. Filtrelerin altında toplama kaplarında biriken kül periyodik olarak boşaltılır. Genellikle kül pnömatik sistemler kullanılarak silolarda toplanır ya da kamyonlara ve demiryolu vagonlarına aktarılarak taşınır.

Dip külü toplanması ve bertaraf edilmesi[değiştir | kaynağı değiştir]

Fırının dibinde dip külünün biriktiği bir toplama kabı bulunur. Bu bölme fırından aşağı dökülen kül ve cürufun yatışması için su ile doldurulur. Cürufun öğütülüp depolama tesisine aktarımı için konveyör sistemleri de kurulmaktadır. Kül aspiratörleri ile kazan içi külden temizlenir.

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]

Yazı kaynağı : tr.wikipedia.org

Yorumların yanıtı sitenin aşağı kısmında

Ali : bilmiyorum, keşke arkadaşlar yorumlarda yanıt versinler.