Elektrik Üretim Üniteleri

Kömür, petrol veya gaz yakılan buhar tesisleri, nükleer tesisler, hidro tesisler ve yenilenebilir enerjiyi kullanan tesisler de dahil olmak üzere birçok türde elektrik üretim tesisi kullanılmaktadır ve bunlara gelecekte yenileri de eklenecektir. Çoğu güç üretim ünitesi, ana generatör tarafından gruplanabilir. Bu yazımızda 9 elektrik üretim ünitesini inceleyeceğiz.

A- A+

24.08.2017 tarihli yazı 18252 kez okunmuştur.

1) Buhar Türbinleri

Buhar türbini üretim tesisinde, fosil yakıtlar (kömür, yağ, gaz) bir fırında yakılır. (Bir nükleer santralde, ısı bir nükleer zincir reaksiyonu sonucunda üretilir.) Bu yanma ile verilen ısı, bir kazanda suyu buhar üretilen sıcaklığa kadar ısıtmak için kullanılır. Daha sonra bu buhar (1.000 dereceye kadar sıcak ve 3.600 psi kadar yüksek basınçlarda olabilir) bir veya daha fazla türbinden geçirilir. Buharda bulunan enerji buharın türbin(ler) içerisinden geçerken genişlemesine ve soğumasına izin vererek çıkarılır.

Bu enerji, bir milin bağlı olduğu türbin kanatlarını çevirir. Bu mil elektrik generatörüne bağlıdır ve generatörün manyetik alanının bobinlerini döndürerek elektrik üretir. Türbin içinden geçtikten sonra buhar bir kondansatörden geçer, burada soğutulur ve kazana yeniden girmek için su olur. Bir buhar tesisinin çalışması birçok kazanı, fanı ve yardımcı tertibatı gerektirir. Özellikle kazana su gönderen besleme suyu pompaları, kazanda yanma için yeterli hava sağlayan ve havayı çeken fanlar ve yakıtın kazana enjekte edildiği sistem bulunmaktadır.

Türbinden ayrıldıktan sonra, kazana gidecek ve burada ısıtılacak su için, kazan su ısıtıcılarındaki buhardan ilave ısı çıkarılır, sonra buhar yoğuşturulur ve kazana geri beslenir. Isı üreten yakıttaki farklılıklar, her bir üretim istasyonu için tasarım ve ekipman farklılıklarına neden olacaktır.

►İlginizi Çekebilir: Buhar ve Gaz Türbinleri Nasıl Çalışır?

2) Yanmalı (Gaz) Türbinler

Yanma türbinleri çoğunlukla gazla yakılır, ancak bazı sıvılarda yakıt olarak kullanılabilir. Yanma türbininde sıcak gazlar (ateşlenmiş yakıt-hava karışımı) yakılır, bir türbin vasıtasıyla genleştirilir ve generatör çalıştırılır. Yanma türbininin ek bir komponenti kompresördür. Bu cihaz, yanma bölümünde kullanılan havanın basıncını yaklaşık 10 faktör arttırır.

Hava bu şekilde sıkıştırıldığında, sıcaklığı artar. Bu ısıtılmış hava ve yakıt karışımının yanması, gazın sıcaklığını 2.000°F'ye kadar yükseltir. Bu gaz daha sonra bir türbin içinden geçirilir, burada soğutulur ve genleşir. Dağılan enerji türbini çevirir, ve türbinde generatörü çalıştırır. Gaz türbinleri buhar tesisleri kadar verimli değildir, fakat sermaye maliyetlerinde oldukça düşüktür. Bu nedenle, pik elektrik ihtiyaçlarını karşılamak için sık sık "picking" tesisler olarak kullanılırlar.

►İlginizi Çekebilir: Doğalgaz Kombine Çevrim Santralleri

Bu temel tasarım üzerinde çeşitli değişiklikler vardır. Her bir girdi sistemde enerjiyi maksimum düzeyde kullanmaya çalışır. Bazı durumlarda türbin çıkış gazları havayı yanmadan önce önceden ısıtmak için kullanılır. Diğer durumlarda, çıkış buharı küçük bir buhar türbini generatörü ile birlikte çalışacak şekilde kazan içinin ısıtılması için kullanılır. Buna kombine çevrim santrali denir. Kombine çevrim santralleri, mükemmel bir verimliliğe sahiptir. Çünkü gaz türbini çıkışındaki önemli miktarda enerji geri kazanılır. Birçok ülkede çok tercih edilen santral çeşidi olmasına karşın bazı olumsuz tepkilerle de karşılaşılabilmektedir.

3) Su Türbinleri

Elektrik enerjisi, akan bir suyun bir hidrolik türbinin "kanatçık"ını yönlendirerek sudan üretilir. Tipik bir hidroelektrik santralinde, barajın arkasında su bulunur. Bu baraj su seviyesinin yükselmesine neden olur. Sonuç olarak, potansiyel enerji suda saklanır. Elektrik üretimi için su bir türbin üzerinden daha düşük bir seviyeye akar.

İki su seviyesi arasındaki yükseklik farkına "düşü" denir. Hidroelektrik üretiminde, verilen bir su kolonunun üretebildiği elektrik enerjisi miktarı doğrudan düşü ile değişir.

En yaygın kullanımda hidrolik türbinler ve elektrik generatörleri baraj alanına yerleştirilmiştir. Bununla birlikte, barajdan birkaç mil aşağıda türbin ve generatörlerin bulunması da nadir değildir. Bu düzenleme uyarınca su, barajdan türbinlere kadar geniş bir boru ya da "cebri boru" içinden akar.

Bugün kullanılan çeşitli hidroelektrik santralleri bulunmaktadır. En basit haliyle, bir akarsu veya nehir bir hidrolik türbin içinden geçmek üzere yönlendirilir. Bununla birlikte, akarsu akışındaki günlük ve mevsimsel değişimler, hidro projenin çıktısının değişmesine neden olacaktır. Bu durumla başa çıkabilmek için depolama havuzları inşa edilmiştir. Su akışının bir kısmı normal veya yüksek akış koşullarında depolama tesisine yönlendirilir. Daha sonra, düşük su akışı zamanlarında, depolama havuzundan gelen su boşaltılır ve böylece projenin elektrik çıktısı korunur.

4) Pompalı Depolama

Bu sistemin metodu, düşük bir yükseklikte bulunan rezervuarda biriktirilen suyun, daha yüksekte bulunan bir rezervuara pompalanması ile çevrimin sağlanmasıdır. Elektrik talep periyoduna göre, talebin az olduğu periyotlarda, alt rezervuardaki su elektrik pompaları ile üstteki rezervuara pompalanır.

Elektrik talebinin yüksek olduğu periyotta ise tıpkı depolamalı hidroelektrik santrallerinde olduğu gibi, üst rezervuarda bulunan su türbinlenerek elektrik enerjisi üretilmiş olur.

Genellikle bu türbin generatörleri geri dönüşümlüdür ve ertesi gece alt haznedeki suyu tekrar üst hazneye pompalamak için kullanılır. Bu türden bir hidroelektrik santrali pompalı depo olarak bilinir. Pompalı Depolama tesislerinde üretilen elektrik enerjisinin tamamı kullanılamaz, bu enerjinin üçte biri kendi iç yapısındaki kayıplar olarak kullanılır. Bu tesisle ayrıca "röle" fonksiyonu da yaparlar. Üretilen düşük maliyetli enerjiyi alırlar ve daha sonra başka enerji kaynaklarında daha pahalı olacağı zamanlar için bekletirler.

5) Nükleer Üniteler

Nükleer üniteler geleneksel bir çevrim için bir nükleer reaksiyonu ısı kaynağı olarak kullanmaktadır. Nükleer reaktörler için kullanılan iki temel tasarım vardır; Kaynar su reaktörleri ve basınçlı su reaktörleri.

Sermaye maliyetleri ve güvenliği yüzünden Amerika Birleşik Devletleri başta olmak üzere birçok ülkede yıllarca yeni nükleer tesisler kurulmamıştır. Nükleer birimler yaşlandığında, bazı sahipler işletme lisanslarının genişletilmesini talep etmektedirler. Diğer nükleer üniteler emekliye ayrılıyor.

6) Pistonlu Motorlar

Genellikle bu tip üretimde, enerji kaynağı olarak 2 dizel yakıt kullanan büyük bir dizel motordan oluşur. Elektrik, motorun çıkış milini bir elektrik generatörüne bağlayarak üretilir. Dizel motorlardaki iyileştirmeler, ağırlığın önemli ölçüde azalmasına ve verimliliğin artırılmasına neden olmuştur.

7) Mikro Türbinler

Bunlar müşterilerin yanında veya yakınında bulunabilen küçük türbinlerdir. Boyutlarına bağlı olarak, müşteri sayacına veya dağıtım veya alt iletim sistemine monte edilebilirler. Genellikle mevcut doğal gaz kaynağından yakıt alırlar.

8) Rüzgar Türbinleri

Yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi, rüzgar enerjisi ile üretilen elektrik için yöntemlerin geliştirilmesine de katkıda bulundu. Rüzgar, bir generatörü çalıştıran türbini tahrik etmek için kullanılır. Enerji kaynağının değişken doğası nedeniyle rüzgar türbininin hızı sabit değildir ve senkron generatörler dışındaki makineler uygulanmıştır. Bunlar, indüksiyon generatörleri, DC generatörleri ve değişken manyetik çekim generatörlerini içerir.

Güç elektroniği kontrollerinin daha da geliştirilmesi kuşkusuz rüzgar enerjisi üreten sistemler için yeni yapılandırmalarla sonuçlanacaktır.

Rüzgar enerjisinden etkili üretim kapasitesi, rüzgar mevcut olmadığı dönemlerde generatörlerin kapasitesinden oldukça azdır.

►İlginizi Çekebilir: Rüzgar Türbinleri Neden 3 Kanatlıdır?

9) Solar Üniteler

Doğrudan güneş enerjisinden elektrik üretmek şu an elektrik üretiminde önemli bir faktör değildir. Bununla birlikte, bu teknoloji gelecekteki enerji üretimi için bir alternatif olarak elektrikli tesislerin ve endüstrinin dikkatini çekmektedir.

Fotovoltaikler, güneş ışınımını (güneş ışığı) doğrudan elektriğe dönüştüren yarı iletken aygıtlardır. Yakıt maliyeti bulunmaması sebebiyle elektrik tamamen ücretsiz olsa da, cazip iklimlerde bile cihazlar için gerekli olan yüksek başlangıçlı yatırım, karanlık dönemlerde güç üretememe ve ne kadar süreceği konusunda bilgi eksikliği nedeniyle fotovoltaikler yaygın şekilde kullanılmamıştır.

Bununla birlikte, normal demiryolu geçişleri gibi normal elektrik hizmeti sağlamak için pahalı tellerin uzatılmasına ihtiyaç duyulan uygulamalar için ekonomiktirler. Rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi, sistemin elektrik gereksinimlerini karşılamadaki etkinliklerini artırmak için bazı türlerde enerji depolaması ile tamamlanmalıdır.

Kaynak:

►Electrical Engineering Portal