Hidroelektrik Enerjisi Nedir?

Hidroelektrik enerji santralleri HES, temel olarak suyun gücünden faydalanılarak (suyun potansiyel enerjisinin yer çekimi yoluyla kinetik enerjiye dönüştürülmesi) elde edilen enerjidir.

Hidroelektrik Enerjisi (HES) Nedir, Nasıl Çalışır?

Suyun yenilenebilir özelliği olması, doğaya karbon salınımı Rüzgar ve Güneş enerjisinden sonra gelmesi Hidroelektrik Enerjiyi yenilenebilir ve temiz bir enerji olarak tanımlamamıza sebep olmaktadır. Suyun gücünden elektrik enerjisi üretebilmek için bu gücü elektriği çevirebilecek bir mekanizma olması gerekmektedir. Bu mekanizma Hidroelektrik santralidir.

Ekim 1881 yılında Londra’nın güneybatısında yer alan Godalming kentinde bulunan Wey Nehri üzerinde iki işletmeci tarafından “Central Power Station” adıyla dünyada bilinen ilk hidroelektrik santrali kurulmuş ve elektrik üretilmiştir. Hatta santralin ilk müşterisi Godalming Belediyesi olmuştur. Ancak o zamanki şartlar (sokak aydınlatmaları için elektrik enerjisinden aydınlatma amaçlı ampullerin dayanıksız olması ve halkın gaz lambası gibi ucuz bir üründen vazgeçmesi gibi) santralin kısa sürede elektrik enerjisi üretiminin durdurulmasına sebep olmuştur. Fakat cesaretle atılan bu ilk adım Hidroelektrik enerjisinin günümüzdeki önemine kavuşmasında büyük rol oynamış ve sonraki yıllarda teşebbüslere cesaret vermiştir. Ülkemizde ise 1902 yıllından itibaren hidroelektrik enerji santralleri devlet ve özel teşebbüsler ile kurulmaya başlamıştır. Sultan 2. Abdulhamit’in Mersin/Tarsus'a ilk santralimizi kuruduğu bilinmektedir. Cumhuriyet tarihinin ilk santrali ise Trabzon'un Işıklar ilçesinde 1929 yılında üretime başlamıştır.

Depolama (Barajlı) Tipi HES

Sadece elektrik üretimi için değil şehir şebekesi kullanımı ya da tarım arazilerinin sulanması için de bu barajlar kullanılmaktadır. Bu özelliği barajlı HES'ler diğer HES'lerden ayırılmaktadır. En sık kullanılan hidroelektrik santral tipidir diyebiliriz.

Akarsu üzerine suyu biriktirme amacı ile baraj seti yapılarak bu setin arkasında bir rezervuar ve ya yapay göl oluşturulur. Potansiyel enerjiye sahip biriken su, baraj kanallarından serbest bırakıldığında kinetik enerjiye dönüşür. Jeneratör türbinlerine çarpan bu güç ile elektrik enerjisi üretilir. Barajlarda debi düzenlemesi yapmak mümkün olduğu için yazın kurak dönemler de dahi elektrik üretimi yapılabilir. Diğer tip santrallerde bu düzenleme olmuyor. Tabi kuraklığın boyutuna göre bazen barajlar dahi elektrik üretememektedir.

Şekil 1: Baraj Tipi Hidroelektrik Santrali Çalışma Prensibi

Ülkemizin en büyük dört barajı

Atatürk Barajı (Kurulu Güç: 2400MW)
Karakaya Barajı (Kurulu Güç: 1800MW)
Keban Barajı (Kurulu Güç: 1330MW)
Altınkaya Barajı (Kurulu Güç: 700MW)

Gel-Git (Med-Cezir) Tipi HES

Ülkemiz Gel-Git yapısına uygun denizi olmadığı ya da yeterli seviyelerde olmadığı için bu santral tipinden ülkemizde yer almamaktadır. Ancak çok yaygın olmasa da dünyada örnekleri vardır.

Yukarıdaki gel-git tipi hidroelektrik enerji santrali görselinde 1,2,3 ve 4 rakamlarıyla ifade edilen bölümler şu şekildedir:

1.Sea Snakes (Deniz Yılanları): Dalga enerjisi dönüştürücünün segmentleri, dahili hidrolik silindirleri hareket ettirmek için yüzeyde dalgalanırlar ve bir demiryolu vagonunun boyutundadırlar.

2.Fanlar: Rüzgar türbinlerine benzerdir ve gelgit sırasındaki akıntı değişimi ile hareket ederler.

3.Uçurtma: Deniz tabanına veya nehir yatağına bağlanan küçük türbinler, nispeten daha düşük gelgit dalgalarından da güç üretebilir.

4.Kürekler: Deniz tabanına sıkı sıkıya menteşelenen yüzer kanatlar, suyu yüksek basınçlı bir boru hattından iterek karadaki türbini çalıştırır.

Depresiyon Tipi HES

Temel olarak denizden alçakta olan çöllerde veya deniz kıyısı olan çok sıcak bölgelerde suyun buharlaşma hızının fazla olmasından faydalanarak elektrik üreten tesislerdir. Denizden getirilen su bu çukura dökülür ve burada elektrik üretilir. Dökülen su hızlı buharlaştığından çukur dolmaz ya da taşmaz. Bu tip santrallerden dünya üzerinden devreye girmiş bir güç yok bildiğim kadarıyla ancak proje aşamasında olan 1200MW güce sahip bir santralin olduğu biliniyor.

Dünyada ve Türkiye’de Hidroelektrik Kurulu Gücü ve Üretimi

Şekil 1’de 2019 Dünya Hidroelektrik Enerji üretimi ve Kurulu Gücünü görmektesiniz. IHA verilerine göre, 2019 yılı Dünya HES kurulu gücü 1,308 GW ulaşmış olup yine 2018 yılında 4,306 TWh enerji üretimi gerçekleşmiştir.

Şekil 4: 2019 Dünya Hidroelektrik Kurulu Gücü ve Gerçekleşen Üretim

Ülkemizde yıllar içinde Hidroelektriğin aldığı payı aşağıdaki tabloda daha net görebilmekteyiz. Tabloda yer alan ”HES PAYI”, toplam kurulu güce oranlanmıştır. (Kaynak : TEİAŞ)

Yıl	Hes Kurulu Güç MW	Toplam Kurulu Güç MW	HES Payı
2000	11,18	27,26	%41
2001	11,67	28,33	%41
2002	12,24	31,85	%38
2003	12,58	35,59	%35
2004	12,65	36,82	%34
2005	12,91	38,84	%33
2006	13,06	40,56	%32
2007	13,39	40,84	%33
2008	13,83	41,82	%33
2009	14,55	44,76	%33
2010	15,83	49,52	%32
2011	17,14	52,91	%32
2012	19,61	57,06	%34
2013	22,29	64,01	%34
2014	23,64	69,52	%34
2015	25,87	73,15	%35
2016	26,68	78,50	%34
2017	27,27	85,20	%32
2018	28,29	88,55	%32
2019	28,50	91,27	%31
2020	30,98	95,89	%32
2021	42,27	98,48	%43

Tablo 1: Yıllar itibarı ile Türkiye Hidroelektrik Santral Kurulu Gücünün Toplamdaki Payı

Türkiye’nin brüt hidrolik potansiyeli 430 milyar kWh/yıl, teknik potansiyeli 215 milyar kWh/yıl ve ekonomik olarak kullanılabilir hidrolik potansiyeli de 125 milyar kWh/yıl olarak verilmektedir. Dünya küresel ısınma sorunu iklim değişikliklerini beraberinde getirmekte. İklim değişikliği yağış rejimlerini düşüreceği gibi sıcaklık artışı ile birlikte yerüstü sularıyla elektrik üretimine negatif etki edecektir.

Aşağıda Meteoroloji Genel Müdürlüğünün kendi web sitesinde yayınladığı grafik verilmiştir:

Yukarıdaki grafikte ülke genelinde yıllık alansal yağışlar gösterilmektedir. Her ne kadar 2019 yılında HES elektrik üretimleri ulusal düzeyde rekor kırmış olsa da (diğer yıllara göre ortalamanın üzerinde yağış almıştır) 2013 ve 2017 yıllarına göre yağış miktarı azalmaya devam etmektedir. Tüm bunların yanı sıra elektrik talebi ise sürekli artış kaydetmekte ancak elektrik üretiminde hidroelektrik santrallerinin payı da giderek azalmaktadır.

Sonuç olarak ithalata dayalı fosil enerji kaynakları ile enerji üretimi yerine HES üretimlerinin arttırılabilmesi için öncelikle tüm dünyanın iklim değişikliği ile mücadele etmesi gerekiyor. HES projelerinin çevreye negatif etkisi olduğunu kabul etmemek gerçeği görmezden gelmek olsa da fosil enerji kaynaklarının çevreye verdiği zararın yerine hidroelektrik santrallerinin vereceği zarar tercih edilebilir.

Hidroelektrik Santrallerin Önemi Nedir?

Hidroelektrik enerji santralleri ülkemiz gibi Enerji kaynaklarının yetersizliğinden dolayı ihtiyaç duyulan enerji kaynaklarının ithal edildiği ülkelerde dışa bağımlılığı azaltması sebebi ile önemli rol oynar. Ülkemizin enerji ithalatı 2018 yılında yaklaşık 43 Milyar$ olup bir önceki yıla göre %15,6 oranında artış gösterdiği görülmekte. Teknoloji ve sanayinin ve bu gelişmelere bağlı olarak ülke ekonomisinin gelişmesi ile birlikte bu maliyet her sene artmaktadır. Dolayısı ile hammaddesi doğada hali hazırda var olan hidroelektrik enerjisi maliyetlerin düşürülmesi için önemli bir kaynaktır. Ancak debi açısından sorun yaşamayan ülkemiz de aynı şeyi tutulabilen su için söylemek mümkün olmuyor. Özellikle son yıllarda iklim değişikliğinin etkisini kuraklık olarak göstermesi Hidroelektrik santrallerinin üretim miktarlarını etkilemektedir. Dünyada HES Kurulu güç arttığı için üretim miktarlarında da nispi artış gözükmektedir.

Doğaya karbon gaz salınımı minimum olması Hidroelektrik Santrallerin Devlet tarafından teşvik edilmesini de sağlamıştır. HES'lerin çevreci bir enerji olup olmadığı enerji çevrelerince ayrı bir tartışma konusudur. Ülkemizde standartlara uyulmaması sebebi ile santral kurulumu esnasında ekolojik alanların tahrip edildiği de itiraf etmemiz gereken bir gerçektir.

Hidroelektrik Santrali (HES) Nedir ve Nasıl Çalışır?

Hidroelektrik Enerji Santralleri dört ana tipte gösterebiliriz.

Depolama (Barajlı) Hidroelektrik Santraller
Akarsu Tipi (Barajsız) Hidroelektrik Santraller
Gel-Git Tipi Hidroelektrik Santraller
Depresyon Tipi Hidroelektrik Santraller

Dünyada olduğu gibi ülkemizde de HES tiplerinden en yaygın olanları Depolama ve Akarsu Tipi HES'lerdir. Tabi bu santrallerin de (özellikle depolamalı HES'ler) şekil ve santrallerin inşa ediliş biçimlerine göre de farklılıklar gösterdiğini de ifade etmeliyiz.

Genel çalışma prensibi olarak, belirli bir yüksekliğe ulaştırılan suyun daha düşük seviyede bulunan türbinlere doğru bırakılması ile türbin çarklarının büyük bir hızla döndürülerek elektrik jeneratörüne iletilmesi sonucu elektrik enerjisi üretilmiş olur. Üretilen elektrik enerji nakil hatlarıyla kullanılmak üzere şehir şebekelerine gönderilir.

Baraj Tipi Hidroelektrik Santrali Nedir?

Gel-Git Tipi HES Nedir?

Temel olarak; okyanuslarda ya da denizlerde Yükselen denizin suyu bir koya santralin ardına bir alana biriktirilir. Su biriktirme kapaklar yardımıyla yapılır. Su yükselirken (hazneye dolarken) türbin çalışmaya başlar. Yükselme tamamlanınca, su alma kapağı kapanır ve tutulan su kanal yardımıyla türbine verilir. Su çekilirken de türbin çalışır ve elektrik üretir. Yani hazneye su dolarken de boşalırken de türbin çalışır ve elektrik üretir.

Kaynaklar:hydroelectric power