Nehir tipi hidroelektrik santraller (HES) akarsu üzerine kurulur ve büyük çaplı hidroelektrik santrallerden ayrı olarak, su depolanmadan türbinlerden geçirilir ve elektrik üretilir. Genellikle küçük ve orta kapasiteli olarak kurulumları yapılır. Kapasitelerinin düşük olmasına rağmen daha az yer kaplaması ve çevreye daha az zararının olması nedeniyle önemli bir enerji üretim çeşididir. Fakat üç veya dört nehir tipi hidroelektrik santrali ancak bir yüksek kapasiteye sahip, depolamalı hidroelektrik santrali kadar enerji üretebilmektedir.
Nehir tipi hidroelektrik santrallerin potansiyelinin belirlenmesinde 2 önemli parametre vardır. Bu parametreler düşü (m) ve debi (m3/s)' dir. Düşü, hidroelektrik santralinin kurulacağı yerdeki yükseklik farkını ifade ederken, debi belirli bir zamandaki akış miktarını belirtmektedir. Düşü klasik ölçüm yöntemleri ile kolayca ölçülebilirken, debi ölçümü zahmetli olabilmektedir. Çünkü daha önce belirtildiği gibi debi yıla ve mevsime göre değişkenlik gösterebilmektedir.
Nehir Tipi Hidroelektrik Santrallerin Kurulması
Nehir tipi hidroelektrik santralleri (HES) suyun depolama imkanının zor olduğu veya olmadığı nehir yataklarında kullanım için idealdir. Fakat her projede olduğu gibi, hidroelektrik santralinin kurulacağı su kaynağı öncelikle incelenmeli ve araştırılmalıdır. Su kaynağının yıllık, aylık, mevsimlik raporları oluşturulmalı, hidroelektrik santrali için gerekli özel ve bölgesel değerlendirilmeler yapılmalıdır. Su kaynağının hidroelektrik santrali kurulmasına yeterli olup olmadığı genellikle debi süreklilik eğrileri ile belirlenir. Elde edilen veriler ile oluşturulan bu eğri ile enerji potansiyeli belirlenir.
Nehir tipi hidroelektrik santrallerin potansiyelinin belirlenmesinde 2 önemli parametre vardır. Bu parametreler düşü (m) ve debi (m3/s)' dir. Düşü, hidroelektrik santralinin kurulacağı yerdeki yükseklik farkını ifade ederken, debi belirli bir zamandaki akış miktarını belirtmektedir. Düşü klasik ölçüm yöntemleri ile kolayca ölçülebilirken, debi ölçümü zahmetli olabilmektedir. Çünkü daha önce belirtildiği gibi debi yıla ve mevsime göre değişkenlik gösterebilmektedir.
Nehir Tipi Hidroelektrik Santrallerin Çalışma Prensibi
Nehir tipi hidroelektrik santrallerinin (HES) çalışma prensibi diğer elektrik üretim yöntemleriyle benzerlik göstermektedir. Kısaca anlatmak gerekirse elektrik üretim adımları şu şekilde gerçekleşir.
1. Nehir yatağına kurulan sistem ve regülatör ile su, akışın sağlanacağı kanala veya boruya aktarılır.
2. Su kanala alınmadan önce yabancı maddeler su kaynağından uzaklaştırılır.
3. Çöktürme yöntemiyle sudaki toprak ve taş parçacıkları mümkün olduğunca azaltılır. Çünkü bu parçacıklar türbin kanatlarında deformasyona neden olabilmektedir.
4. Suyun kanala veya boruya aktarılması ile düzenli bir akış elde edilmiş olur.
5. Kanaldaki su türbine ulaşır ve türbini döndürür.
6. Jeneratörler aracılığı ile mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürülür.
Nehir Tipi Hidroelektrik Santral Elemanları
Regülatör: Enerji üretimi için kullanılacak suyu düzenler. Nehir yatağından gelen suyun ne kadarının kullanılacağını, balık geçitlerini, atık suyu vb. ayarlar. Ayrıca elek, süzgeç gibi düzenekler ile yabancı maddelerin kullanılacak suya girişini engeller.
Kanal veya tünel: Kullanılacak suyun türbinlere kadar iletilmesini sağlayan hidroelektrik santral elemanıdır. Açık kanal veya tünel şeklinde olabilmektedir.
Yükleme odası: Su kanallarına düzenli olarak su gönderilmesini sağlayan yapılardır. Birden fazla kanal olması durumunda kanallara düzenli su akışını sağlamaktadır.
Denge bacası: Su akışında ve tünellerde meydana gelen yüksek basıncı önlemek ve gerektiğinde sönümlemek için kullanılır. Hidroelektrik santralin güvenli olarak çalışmasını sağlar.
Vanalar: Birçok sistemde ayarlama ve düzenleme içim kullanılan vanalar, hidroelektrik santrallerde de aynı şekilde su akışının ve basıncının düzenlenmesinde rol oynamaktadır.
Kuyruk suyu kanalı: Santralde kullanılan suyun tekrar dere yatağına gönderilmesini sağlayan elemandır.
Türbin: Suyun türbin kanatlarına çarpmasıyla elektrik üretiminin sağlandığı elemandır. Suyun potansiyeline göre bir tane veya birden fazla birden fazla türbin kullanılabilir.
Türbin: Suyun türbin kanatlarına çarpmasıyla elektrik üretiminin sağlandığı elemandır. Suyun potansiyeline göre bir tane veya birden fazla birden fazla türbin kullanılabilir.
Santral: Elektrik üretim elemanlarının bulunduğu ve yönetimin yapıldığı bölümdür. Hidroelektrik santrallerin en önemli bölümlerindendir.
Nehir Tipi Hidroelektrik Santrallerin Avantajları
Nehir tipi hidroelektrik santrallerinde su depolanmadığı için ilk yapım maliyetleri depolamalı hidroelektrik santrallere göre düşük olmaktadır. Çünkü suyun depolanması için devasa barajların yapılmasına gerek kalmamaktadır. Ayrıca depolama için uygun olmayan nehir yataklarında, küçük çaplı hidroelektrik santralleri kullanılması gerekmektedir. Ayrıca depolamalı hidroelektrik santrallerin neden olduğu tarım alanlarının bozulması, erozyona neden olma gibi çevresel etkilere daha az neden olur. Bölgesel enerji ihtiyacının karşılanması için de değerli bir potansiyeldir.
Nehir Tipi Hidroelektrik Santrallerin Dezavantajları
Nehir tipi hidroelektrik santrallerinde elektrik üretimi için gerekli olan debi, değişen iklim ve yağış oranları nedeniyle istenilen değerleri vermeyebilir. Ayrıca herhangi bir depolama yapılmadığı için elektrik tüketiminin yüksek olduğu zamanlarda santral kapasitesi yetmeyebilir. Hidroelektrik santrali ulaşım olarak sıkıntılı bir yere kurulması gerekebilir. Bu durum hem kurulum aşamasında hem de bakım aşamasında maliyetleri arttırmaktadır. Tüm hidroelektrik santrallerde olduğu gibi iyi düzenlenmeyen nehir akışı, su canlılığını ve doğayı etkileyebilir.
Nehir Tipi Hidroelektrik Santrallerindeki Gelişmeler
Doğal akışlı hidroelektrik santraller önceden elektrik üretimi için iyi bir yatırım olarak görülmüyordu. Bunun sebebi, daha önce de değindiğimiz gibi düşük kapasitelerde üretim sağlaması ve yüksek tüketim miktarlarını karşılayamamasıydı. Fakat nehir tipi hidroelektrik santrallerinin doğaya daha az zarar vermesi ve yeterli ölçüde enerji sağlayabilmesinden dolayı devasa depolamalı barajlar yerine bölgesel elektrik ihtiyacını sağlayan santraller daha popüler hale geldi. Ayrıca yaygın hale gelen nehir tipi hidroelektrik santraller, bu alanda daha fazla araştırma yapılmasını sağladı.
Nehir tipi hidroelektrik santrallerinden minimum yatırım maliyeti ve maksimum fayda beklenirdi. Maliyetli olan kapasite arttırımları rağbet görmezdi. Fakat günümüzde su kaynağından maksimum fayda sağlamak amacıyla farklı dizaynlar ve geliştirmeler yapılmaktadır. Örneğin farklı zamanlarda farklı miktarlarda enerji tüketimi için birden çok ve farklı kapasitelerde türbinler kullanılmaktadır.
