ELEKTRİK ENERJİSİNİN ÜRETİLMESİ
TERMİK SANTRALLAR
Termik santrallar, kömür, akaryakıt veya gaz gibi fosil yakıtların yakılması yoluyla elektrik üretir. Su santrallarda, ocağın kazan bölümünde dolanan su, çok sıcak buhar haline dönüşür ve bu buhar, elektrik akımı üreten alternatörlere bağlı türbinleri çalıştırır. İlk büyük petrol krizi sanayileşmiş Batılı ülkelerde bu tip termik santralların yapımını yavaşlattı. Ancak gene de bu tip santrallar, birçok ülkede enerji açığını kapatmakta görev üstlenmeye devam etmektedir.
Termik santralların ürettiği ısının bir bölümü çevreye atılır. Soğutma suyunun sağlandığı kıyı ve ırmak suları birkaç derece ısınır. Kömürün yanmasıyla oluşan küllerin bir bölümü bacaların elektrostatik filtrelerinden dışarı sızar. Ve nihayet, bütün fosil yakıtlar azot ve kükürt içerir ve bu maddeler yanma sonrasında oksitler halinde atmosfere karışır. Çevre uzmanlarına göre gaz atıklar, ormanlar için son derece zararlı olan asit yağmurlarının en önemli nedenidir.
Termik Santralın Çalışma Yöntemi
Elektrik enerjisine dönüştürülecek olan termik enerjiyi üretmek için, yakıt bir buhar kazanında yakılır. Buhar kazanı, bir ocak ile bir boru demetinden oluşur; boruların içinde dolanan su, burada ısıtılır ve buhar haline geldikten sonra türbinlere gönderilir. Eğer yakıt olarak kömür kullanılıyorsa, bu kömür önce öğütülüp toz haline getirilir; sonra sıcak havayla karıştırılır ve brülörle buhar kazanının yanma odasına püskürtülür. Eğer sıvı yakıt kullanılıyorsa, bu sıvı yakıt önce akışkanlığının artması için ısıtılır, sonra kullanılır.
600MW’lik bir santralda buhar 565 derecelik bir sıcaklığa ve 174 bar düzeyinde bir basınca çıkarılır. Yüksek basınçlı türbinlere yollanan buhar kısmen genleşerek türbin çarklarını döndürür. Bu ilk aşamadan geçen buhar, enerjisinin bir bölümünü korur. Aynı buhar, ayrı bir devre aracılığıyla yeniden kazana gönderilir ve tekrar ısıtılır; sonra 34 bar düzeyinde bir basınçla, orta basınçta çalışan türbine basılır. Düşük basınç bölümündeyse buhar tam olarak genleşir. Bu çevrimin sonunda basıncı 300 milibara düşen buhar kondansöre gönderilir.
Kondansör, buharın yeniden suya dönüştürüldüğü soğuk bir kaynaktır. Buhar burada, içinde soğutma suyunun dolandığı binlerce küçük çaplı boruya temas ederek tekrar suya dönüşür. Sonra pompalarla toplanır ve yeniden ısıtma çevrimine sokulur; bu amaç için türbinin farklı noktalarında ısıtılan buhardan yararlanılır. Böylece yeni çevrim başlamış olur: su tekrar buhar kazanına girer, burada ısıtılarak buharlaştırılır ve türbinlere doğru yollanır. Türbinlerin mekanik enerjiyse alternatör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Ve son olarak da bir transformatörde gerilimi yükseltilen elektik, genel iletim hatlarına verilir.
TERMİK SANTRAL
TANIMI VE ÇALIŞMASI:
Yanmayla ortaya çıkan ısı enerjisinden elektrik enerjisi üreten merkez.Yanma,bir kazan yada buhar ürecinde gerçekleştirilir ve suyun buhara dönüştürülmesini,daha sonrada bunun yüksek basınç altında (160 bar),yüksek sıcaklıkta(550’C)çok ısıtılmasını sağlar.Buhar önce türbinin yüksek basınçlı bölümünde ve daha sonra yeniden çok ısıtıldıktan sonra orta ve alçak basınçlı bölümlerde genişler.Birbirini izleyen bu genişlemeler sırasında ısı enerjisi mekanik enerjiye dönüşür.Kondansatörde soğutulunca su yeniden eski haline geçer;türbinden çektiği buharla çalışan bir yeniden ısıtma bölümüyse suyun ısısını yükseltip kazana gönderir.Buhar ve su bir kapalı devre halinde dolaştıkları için,bu çevrim sonsuza kadar yenilenir.
Duman kazan çıkışında büyük oranda ısı yitirir ve havaya verilir;Böylece yanma olayı gerçekleşir.Kömürle çalışan santrallerde dumanın daha sonra elektrostatik düzenekler yardımıyla tozu alınır ve bacadan dışarı atılır.Bu arada türbinde yaratılan mekanik enerji bir alternatöre iletilir ve burada elektrik enerjisine dönüştürülür.Türbo-alternatör gurubunun uzunluğu 600 mega voltluk bir güç için bazen 50m’aşar; verilen elektrik akımıysa 20 000 voltluk bir gerilim altında 19 200 ampere ulaşır.Modern bir termik santralın verimi %40 dolayındadır.
Bir termik santralın kurulacağı yerin seçimi birçok etkene bağlıdır.Bunlardan başlıcaları, enerji kaynağının yakınlığı (maden ocakları,limanlar,rafineriler,vb.),yakıtın santrale getirilme yöntemleri (demiryolu,denizyolu,vb.) ve özellikle soğuk bir kaynağın varlığıdır.Bir termik santralın bilançosu incelendiğinde, üretilen bir kilowatt için 4000 kilojoule’dan fazla bir enerjinin soğutma suyuna harcandığı anlaşılmıştır.Su bir akarsudan alınırsa,bu suyun günümüzde en çok 7-10’C arasında ısıtılmasına izin verilmektedir;bu da büyük bir debi gerektirir.Sözgelimi, 600 megawattlık bir enerji grubunda soğutma için saniyede 22 metreküp su gerekir.Bu nedenlerden ötürü,büyük santraller ancak büyük akarsuların üzerinde ya da deniz kıyısında kurulur.Bununla birlikte,termik santrallerin yol açtığı ısı artışı,su bitkileri ve hayvanları için ciddi sorunlar yaratır.Suyun az, santrallerin çok sayıda bulunduğu bölgelerde, genellikle hiperbol biçiminde büyük kulelerden oluşan havalı (atmosferik) soğutma sistemlerinden yararlanılır.
Termik santrallerde kullanılan yakıtlar mazot, gaz ve kömürdür. Mazot içi gerekli olan tesisler basit tesislerdir; mazot 30000-40000mküp hacimli,silindir biçiminde metalik depolarda saklanır.Depolardan alınıp ısıtılan mazot püskürtülerek brülörlere aktarılır.Gaz kullanımı için gerekli olan donanımlar çok az sayıdadır; Gaz brülörlere gönderilmeden önce yalnızca genişletilir,filtreden geçirilir ve ısıtılır.
Termik santrallerde kömür kullanımı;için gerekli olan tesisler gaz ya da mazota oranla çok daha önemli ve büyüktür.Burada özellikle kömürün demiryolu,akarsu ya da deniz yoluyla santrale getirilmesi, boşaltılması, depolanması, santral alanı içinde dolaştırılması ve kazana verilmesi için gerekli tesisler yapılmalıdır.Kömür önce toz haline getirildikten sonra,önceden mazotla 500’C’a kadar ısıtılmış olan yanma odalarının brülörlerine kuvvetli bir hava akımıyla gönderilir.Bu odaların birkaç yüz m küp‘ü bulan bir hacmi ve birkaç bin m kare büyüklüğünde bir ısıtma alanı vardır.Büyük bir termik santralin kömür tüketimi günde 3 000 t‘u aşar.
Bir termik santral,kapalı devre halinde dolaşan suyu buharlaştıran bir kazan ve bir türboalternatör(bir türbinle harekete geçirilen alternatör) grubu içine girer.Bu tür klasik santrallerde buhar, kömür, fuel-oil ve nadiren doğalgaz veya yüksek fırın gazı yakılarak üretilir.Nükleer santrallerdeyse, suyu buharlaştırmak için gereken ısı, uranyumun zincirleme bölünmesi tepkimesiyle üretilir.
Termik santralleri büyük debili akarsu yakınında veya deniz kıyısına kurmak gerekiyor;böylece santralde üretilen ısının yarısını boşaltan kondansatörün suyla beslenmesi sağlanır.Sıcak su ırmağa doğrudan boşaltıldığı gibi (açık devre soğutma) büyük soğutma kulelerine yollanabilir; burada havayla temas ederek kısmen buharlaştıktan sonra kondansatöre basılır(kapalı devre soğutma).Bu son çözüm daha pahalıdır,ama su alma işlemini ve ırmak sularının ısınmasına bağlı çevre sorunlarını azaltma olanağı sağlar.
Malzemelerin üretim maliyeti sınırlamak ve işletimi kolaylaştırmak için santraller standart ve özerk üretim birimleri halinde gerçekleştirilir.Her ünitede bir buhar kazanı, bir buhar üretici, bir türboalternatör grubu ve iletişim şebekesine bağlı, gerilim yükseltici bir trafo (transformatör) bulunur.
Daha mütevazi güçteki termik santraller,su buharı çevriminden geçmeden elektrik üretir.Bunlar uçak motorlarının çalışma ilkesine dayanan gaz türbinleridir ve doğrudan doğruya bir alternatörü veya elektrojen dizel gruplarını çalıştırır.Bu türbinler belirli zamanlarında devreye sokulmak üzere tasarlanmıştır ve güçleri 100 MW geçmez;ama oldukça basit olmaları (görece küçük boyut,su buhar devresinin olmaması,havayla soğutma)nedeniyle birkaç dakikada devreye alınabilirler.Bu termik tesisler pratik olarak her yerde kurulabilir.
Elektrik santralleri,başka enerji biçimler (termik, nükleer, hidrolik, jeotermal, güneş, rüzgar, gelgit v.b) elektrik enerjisine dönüştürmek amacıyla bir araya getirilmiş donanımlardan oluşan işletmelerdir.Çağımızda büyük güçlü sınai donanımların çoğunluğu,hidrolik ve termik (klasik ve nükleer) santrallerden meydana gelmektedir.Türü ne olursa olsun, her elektrik santralı, temel olarak bir enerji kaynağı, hareketlendirici bir aygıt, bir alternatör ve bir dönüştürme istasyonundan meydan gelir.Dönüştürme istasyonu, alternatörün ürettiği gerilimi, genel ulusal veya uluslar arası interkonnekte şebekenin beslenme hatları için uygun bir değere yükselir.
Ülkemizin enerji gereksiniminin önemli bir bölümünü karşılayan ve Türkiye Elektrik Üretim A.Ş.(TEAŞ) tarafından işleten termik santraller, fuel-oil, taşkömürü linyit, motorin, jeotermal ve doğal gaz türde enerji kaynağı kullanmakta olup sayıları 30’u aşmaktadır.
Ayrıca özel sektöre ait fuel-oil kullanan Mersin Termik santrali ile,kamu ve özel kuruluşlar tarafından salt kendi tesisleri için elektrik enerjisi üreten irili ufaklı pek çok otoprodüktör termik santraller da bulunmaktadır.
Termik santraller içinde linyitli olanlar diğerlerinden çok daha önemli ve güçlü olup,ülkemizin toplam elektrik üretimi içinde linyite dayalı termik santrallerin parayı giderek artmaktadır.Yerli enerji kaynaklarımız içinde günümüzde de önemini koruyan linyit yatakları,ülkemizin hemen her yerinde bulunmaktadır.En büyük linyit yatakları,Afşin-Elbistan, Muğla,Soma,Tunçbilek,Seyitömer,Konya,Beypezarı,Adana,Tufanbeyli ve Sivas havzalarında bulunmakta olup, kurulu termik santraller de bu bölgelerde yer almaktadır.Ülkemizde 177 adet sahada görünür 7,3 milyar ton linyit rezervinin 3,4 milyarını 1100 Kcal/kg civarında ısıl değere sahip olan Afşin-Elbistan linyitleri oluşturmaktadır. Linyit, konut sektöründe, termik santrallerde ve sanayi sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır.Kaliteli olanlar konut ve sanayi sektörlerinde düşük ısıl değerli olanlar ise termik santrallerde tüketilmektedir.Linyitlerin büyük kısmı düşük kaliteli olduğundan %77 ‘den fazlası termik santrallerde kullanılmaktadır.
Ülkemizdeki enerjiye bağlı hava kirliliği,daha çok, bu düşük kalorili linyitlerin yakılması sonucu oluşan gazların atmosfere karışmasından kaynaklanmaktadır.Yanma gazları, karbondioksit (Co2), karbonmonoksit (CO), azot oksitler (NOx), uçucu organik bileşikler (VOC), kükürt dioksit (SO2), metan (CH4) v.b. gazlar ile tanesel madde içermektedir. Yakılan kömür, bu kirliliklerin yanısıra kül ve külün içerdiği kadmiyum, civa, kurşun, arsenik v.b. ağır metallerin çevreye yayılarak kirletmesine sebep olmaktadır.Linyitlerin düşük kaliteli olmaları nedeniyle termik santrallerin çevre hava kalitesine etkisinin azaltılması için oluşan kirleticilere karşı kontrol sistemlerinin uygulanması çok önemlidir.Ülkemizde elektrik üretimi yaklaşık %60’ı termik santrallerden elde edildiğinden ve linyitlerimizin kükürt ve kül içeriklerinin de yüksek olması nedeniyle,büyük miktarda linyit kömürü kullanan termik santrallerin kirletici emisyonları da çok yüksek olmakta ve çevreye verdikleri zarar da buna orantılı olarak artmaktadır.
Ülkemizdeki linyit kullanan termik santrallerin teknik özellikleri ile kullanılan linyit özellikleri sunulmuştur. (TEAŞ,1994).Kurulu gücü 5700 MW’yı aşan bu santrallerde kullanılan linyitlerin ısıl değerleri 1300-3900 kcal/kg; kül oranı %15.3.3-42.4; kükürt oranı ise1.4-4.65 arasında değişmektedir. Bu değişimler, termik santrallerin bulundukları yerlerin ve linyit yataklarının farklı oluşlarından kaynaklanmaktadır.
Ülkemizdeki linyitli termik santrallerin hesaplanan partikül madde (toz), kükürt dioksit (SO2), azot oksitler (Nox), karbon monoksit (CO), uçucu karbon bileşikleri (VOC) ve metan CH4) emisyonları sunulmuştur.
Ülkemizde linyit ile çalışan termik santrallerin emisyon debileri oldukça yüksektir. Bu santrallerin toplamına toz emisyonları 7,7 ton/sa, kükürt dioksit 213,8 ton/sa, azot oksitler 48,5 ton/sa, karbon monoksit 2,4 ton/sa, uçucu hidorkarbon bileşikleri 0,3 ton/sa ve metan emisyonları ise 0,12 ton/sa olarak hesaplanmıştır.Yönetmelikte mevcut karşılaştırdıkları zaman toz kontrolu açısından mevcut sistemlerim bir çoğunun yetersiz olduğunu ve desülfürizasyon sistemlerinin gerekli oldukları ortaya çıkmaktadır.
YARARLANILAN KAYNAKLAR:
1- Enerji istatistikleri;Türkiye 6. Enerji Kongresi 17-22 Ekim 1994,İzmir
2-Bayram,A.ve Odabaşı,M.,1994,Türkiye de linyitli termik santrallerin kirletici emisyonları:Türkiye 6. Enerji Kongresi Teknik Oturum Tebliğler Kitabı,2,435447
3-Enerji Raporu 1994
ünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi.
4-İTÜ 3.ENDÜSTRİYEL KİRLENME SEMPOZYUMU’92
5-AXİS Büyük Ansiklopedisi
6-İlköğretim 7.Sınıf
TERMİK SANTRALLERİN ÇEVREYE ETKİLERİ
Termik santraller kalitesiz linyit yatakları için çevre kirliliğine neden olur.Termik santrallerin bacalarından çıkan kükürt,azot ve karbon oksitleri havada su buharı ile birleşerek asit yağmurlarını oluştururlar.Toprağın ve suların kirlenmesine neden olurlar;atık madde olan küllerin aşırı birikimi toprağın kirlenmesine sebep olur.Uçucu külleri tutmak için bacalarına takılan filtreler çoğu kez yetersiz kalır ve atmosferi kirletir, Aşırı çevre sorunlarına neden olduklarından tercih edilmemesi gerekir. Fakat ülkemizde elektrik enerjisi gereksinimini karşılamak için vazgeçemeyeceğimiz enerji üretim kaynağıdır.
Termik santrallerden başka hidroelektrik, nükleer santraller gibi elektrik enerjisi üreten santraller vardır.
İYİ VE KÖTÜ YANLARI;
1-) Kalitesiz linyit kömürü,kömür tozları ve yakılması güç fuel-oil kullanılabildiği için ekonomiktir.
2-) Yakıtın taşınabildiği her yere kurulabilir.
3-) Kuruluş masrafları azdır.Fakat;
Çok aşırı toprak,su ve hava kirliliğine neden olurlar.
Termik Santraller Yerine;a-) Modem teknoloji ile güvenlik ön plana alınarak kurulmuş nükleer santralleri,
b-) Hidroelektrik santraller,
c-) Güneş ışınlarından,rüzgarlardan,dalgalardan ve yer altı sıcak sularından (jeotermal enerji) elde edilecek enerji santralleri kurulmalıdır.
.
ÇEVRE EKONOMİSİNE TÜRKİYEDEN ÖRNEK
Amerika’da 1991 yılı başında yapılan bir çalışmaya göre çeşitli enerji kaynaklarınca üretilen kWh elektrik başına toplumsal maliyetler ABD dolarının %1 olan cent cinsinden de görülmektedir.
TOPLUMDA(DIŞ)
ENERJİ MALİYET ARALIĞI
KAYNAĞI (CENT/kWh)
Güneş pili 0.00-0.40
Rüzgar enerjisi 0.01-0.10
Doğal gaz 0.78-1.10
Nükleer enerji 2.91-2.91
Kömür 2.80-6.80
Petrol 3.00-7.90
Çok farklı toplumsal maliyet örnekleri verilebilir.Örneğin:nükleer kaza kurbanları ortalama ömürlerinden yaklaşık 20 yıl kaybedebilirler.
ÇEVRENİN BEDELİ NİÇİN DOĞRU DÜRÜST HESAPLANMIYOR
Çevre,piyasa ekonomisi kapsamına alınmadan korunamaz.Ama çevrenin bir değeri yok Çevrenin parasal değeri dediğimiz zaman aklımıza gelen tek değer:Sıfır.Temiz hava alınıp satılmaz.Hava bedavadır.Kimse,bunun bir fiatı olabileceğini aklına getirmez.Bu nedenle hava,ekonomik bakımdan sanki değersizmiş sanılır.Çevrenin bir alım satım değeri yok.
Suyun parasal değeri nedir?,Sessizliğin? Toprağın? Bir parasal değeri olmadığı için de bütün çöpleri suya atmakta bir sakınca görmüyoruz.Havayı kirletiyoruz.Toprağın yok olmasına seyirciyiz.Neden?Çünkü hava,su,toprak,sessizlik için bir ödeme yapmıyoruz.Bir şeyin parasal değeri yoksa,istismar edilir.Ama değeri varsa,korunur.
Prof.Dr.David Pearce
Londra Üniversitesi
Çevre Ekonomisi Profesörü
Yararlanılan Kaynaklar:
1-Tüm Dersler Aydan Yayıncılık İlköğretim 7.Sınıf
2-Temiz ve Yenilenebilir Enerji Kitabı
3-İlköğretim Fen Bilgisi 7.Sınıf
TERMİK SANTRALLERİN ENOMOMİYE ETKİLERİ
Türkiye Enerji Bilançosunun Kapsamı
Türkiye enerji bilançosu her yıl için toplam birincil enerji tüketimi onbir enerji kategorisi halinde toplamaktadır. Bunlar, taş kömürü, linyit, asfaltit, odun, hayvan ve bitki artıkları, petrol, doğalgaz, hidrolik enerji, jeotermal enerji, elektrik enerjisi ve güneştir.
1989 yılı Türkiye Genel Enerji Bilançosu’na göre, ülkede 52,306 milyon tep birincil enerji tüketilmiş ve bunun %28,4’ü kömür, %43,1’i ham petrol, %7,8’i hidrolik enerji, %5,5’i doğalgaz, %10,2’si odun ve %4,9’u hayvan ve bitki artıklarından oluşmuştur.
Tüketilen enerjinin %53’ü ülkede üretilmiş, %47’si ithal edilmiştir.İthal enerjinin %74’ünü ham petrol oluşturmaktadır.
Diğer taraftan, çevrim kayıpları ve santral ile rafinerilerin iç tüketimleri için 13118 milyon tep birincil enerji kullanılmıştır.Buna göre, doğrudan tüketime sunulan birincil enerji miktarı 39118 milyon tep oluşmuştur.Bu miktarın %32,9’u sanayide, %17,5’sı ulaştırmada, %40,7’si de konutlarda tüketilmiştir.
Sanayide kullanılan enerjinin %39,5’u katı yakıtlar, %39,9’u petrol ve ürünleri, %17,5’uelektrik ve geri kalan %3,1’i de doğalgazdan karşılanmıştır.
Konutlarda ise, %73,8 katı yakıtlar, %17,7 akaryakıt, %8,2 de elektrik şeklinde enerji tüketimi görülmektedir.
1989 yılında elektrik üretimine verilen birincil enerji miktarı 11 647 milyon tep olmuştur.Bunun 3.579 milyon tep’i bütün sektörlere üretilip satılan elektriği tep cinsinden toplam olarak göstermektedir.Bilançoda bu değerin “-“ işaretiyle gösterilmesinin nedeni, kok’ta olduğu gibi yakıtların bir kere birincil enerji olarak gösterildikten sonra, ikinci defa ikincil enerji şekli altında sayılmaması içindir.3579 milyon tep elektrik üretimine 0,048 milyon tep olarak bulunmaktadır.3579 milyon tep enerjiyi üretip sektörlere vermek için çevrim ve diğer kayıplara 8068 milyon tep daha enerji harcanması gerekmiştir.Böylece, elektrik üretimi için verilen toplam enerji miktarı; 8068 +3579=11647 milyon tep olmuştur.Bu enerjinin 4008 milyon tep’i hidrolik (%34,4) ve 7625 milyon tep’i de termik üretim (%65,5) dir.
Aynı yıl üretilen elektik enerjisi miktarının 52,045 milyar kWh olduğu göz önüne alınırsa,bunun enerji değeri 4,476 milyon tep bulunur(52,045x10 9x0,086.10-3=4,476.10 6 tep).Sonuç olarak,elektrik sektörünün kullandığı net enerji; 11,647-4,476=7,171 milyon tep olmaktadır.Böylece elektrik sistemine verilen birincil enerjinin %38,4’ü net elektrik enerjisine çevrilmiştir.Ülkede 52,306 milyon tep olan toplam birincil enerji kullanımının 11,647 milyon tep’i yani %22,27’si elektrik sektöründe gerçekleşmiştir.
