Termik Santral Nedir?

Termik santrallerin ortaya çıkması, buhar makinesinin icadına dayanır. Buhar enerjisinin efektif kullanımının keşfinden sonra bu enerjiyi elektriğe dönüştürmek için çalışmalar başlatılmıştır. Pistonlu buhar motoru 18. yüzyılda İskoç mucit ve makine mühendisi olan James Watt tarafından icat edilmiştir. James Watt, icat etmiş olduğu bu motor üzerinde daha sonra pek çok geliştirme yapmıştır. Pistonlu buhar motoru, silindir içerisinde bulunan bir pistonun buhar basıncı ile ileri ve geri hareket ettirilmesini sağlar. Piston ile elde edilen itme kuvveti, bir tür biyel kolu ve krank mili tarafından dönme kuvvetine ve dolayısıyla elektriğe dönüştürülebilmektedir. İlk termik santraller, 1882 yılında Amerika Birleşik Devletleri’nin New York kentinde Pearl Street İstasyonunda ve İngiltere’nin Londra kentindeki Holborn Viyadüğünde kurulmuş ve elektrik üretimi için pistonlu buhar motoru kullanılmıştır. 1884 yılına gelindiğinde buhar türbini geliştirilmiş ve termik santraller için çok daha büyük ve verimli üretim yapma olanağı doğuştur. Bu zamandan sonra pistonlu buhar motorlarının yerini buhar türbinleri almış ve dünyanın dört bir yanındaki termik santrallerde buhar türbini kullanılmaya başlanmıştır.

Termik santraller, buhar enerjisinin elektrik enerjisine çevrilerek bir şehre elektrik sağlanması için çalışan elektrik üretim tesisleridir. Termik santraller; elektrik üretimi için gerekli olan buharı, kömür ve benzeri kaynakların yakılması ile elde etmektedir. Ortaya çıkan buhar, türbinlerden geçerek itiş gücü oluşturmakta ve elektrik üretimi için gerekli olan döndürme gücünü sağlar. Termik santraller son derece istikrarlı çalışan elektrik üretim tesisleridir. Çünkü ne kadar buhar ile ne kadar elektrik üretimi yapılabileceği belirlidir. Buhar üretimi için gerekli olan kaynakların türleri ve miktarları da belirlidir. Buna göre mevcut olan herhangi bir kaynağın yakılarak ne kadar elektriğe dönüştürülebileceği önceden hesaplanabilmektedir. Öngörülebilir olma özelliğiyle termik santraller, rüzgar enerji santralleri veya güneş enerji santrallerine kıyasla daha istikrarlı çalışır.

Termik santraller içerisinde kömür, doğalgaz, petrol gibi fosil kaynaklar yakılarak kazanda bulunan suyu ısıtır ve buhara dönüştürür. Bu işlem sonucunda elde edilen buhar, türbinlere gönderilir. Buhardan gelen güç ile dönmeye başlayana türbinler bir mil yardımıyla jeneratörün elektrik üretmesini sağlar. Bu sayede sürekli olarak elektrik üretimi devam eder.

Termik santral çeşitleri şunlardır:

• Gaz türbinli santraller
• Nükleer santraller
• Buhar türbinli santraller
• Dizel santraller

Sıvı ve gaz yakıtların kullanıldığı termik santrallere gaz türbinli santral adı verilir. Gaz yakıtlar, sıvı yakıtlara kıyasla daha efektiftir. Bu nedenle gaz türbinli santraller içerisinde büyük ölçüde gaz yakıtlar kullanıldığı söylenebilir. Yakıt gaz da olsa sıvı da olsa, gaz türbinli santrallerin çalışma sistemleri aynıdır. Gaz türbininin döndürülmesiyle birlikte mekanik enerji elde edilir. Elde edilen mekanik enerji ise bir alternatör vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür.

Nükleer santraller, en verimli çalışan santraller olarak bilinir. Nükleer santraller içerisinde bir nükleer reaktör bulunur. Bu nükleer reaktörde bir nükleer çekirdek bulunur. Nükleer çekirdekler, binlerce yıllık yarılanma zamanına sahiptir. Bu durum, bir nükleer santral tarafından yalnızca bu çekirdek kullanılarak binlerce yıl elektrik üretimi yapabileceği anlamına gelir. Nükleer çekirdek füzyon ve fisyon adı verilen iki farklı teknoloji ile kullanılabilir. Günümüzde füzyon teknolojisi daha efektif ve güvenilir kabul edilmektedir. Nükleer fisyon işlemi, çekirdeğin parçalanarak daha küçük çekirdeklere dönüştürülmesi işlemi iken, nükleer füzyon ise hafif elementlerin birleştirilerek daha ağır elementler meydana getirilmesi işlemidir. Bu işlemler sırasında açığa çıkan enerji elektrik enerjisine dönüştürülür ve elektrik iletim merkezlerine dağıtılır.

Buhar türbinli santraller, fosil yakıtların yakılmasıyla elde edilen ısı ile ısıtılan sudan çıkan buharla elektrik üreten santrallerdir. Su buharı, buhar türbinlerinden geçerek bu türbinleri döndürmeye başlar. Dönen türbinlerdeki güç, bir tür krank mili ile alternatörü çalıştırır ve elektrik üretimi gerçekleşmiş olur.

Dizel santraller, mazot kullanılarak çalıştırılan elektrik üretim tesisleridir. Bir dizel motor yardımıyla mekanik enerji elde edilir. Basıncı ve sıcaklığı arttırılmış hava dizel motora iletilir. Dizel motorda bulunan pistonlar tarafından hava sıkıştırılır. Sıkışmış hava içerisine mazotun püskürtülmesiyle yanma meydana gelir. Meydana gelen yanma etkisi ile sıkışmış durumdaki pistonlar geriye itilir. Bu sistem sürekli olarak çalışmaya devam eder. Pistonların ileri geri hareketi ile mekanik enerji elde edilir. Bu sırada pistonların ucuna bağlı olan bir volan yardımıyla mekanik hareket dairesel bir hale getirilir. Volan ile dizel motorda bulunan mil birbirine bağlanarak mekanik enerjinin elektrik enerjisine çevrilmesi amaçlanır. Elde edilen elektrik enerjisi, elektrik iletim kanallarına dağıtılır.

Termik santralin zararları şunlardır:

• Toprak kirliliği: Özellikle kömür gibi yakıtlar üzerinde çeşitli radyoaktif bileşenler bulunur. Kömürler yakım işlemine alınmadan önce yıkansalar da söz konusu radyoaktif elementlerden tamamen arınmaz. Bu tip enerji kaynaklarının yakılması sırasında bahsi geçen radyoaktif maddeler bacadan partiküller halinde veya kazandan küllerin arasına karışmış bir şekilde atılır. Bu durum büyük ölçüde toprak kirliliğine sebep olur.
• Hava kirliliği: Termik santral bacalarından çıkan atıklar, büyük ölçüde hava kirliliğine neden olur. Yakılan yakıtlardan çıkan dumanların yanı sıra yakıtlar içerisinde yer alan ve yakılamayan diğer maddelerin de püskürtülmesi ile hava kirliliği meydana gelir. Hava kirliliği, insanlar üzerinde son derece olumsuz etkileri olan bir durumdur. Buna ek olarak hayvanlar ve bitkiler gibi diğer canlılar üzerinde de olumsuz sonuçları olan hava kirliliği, ozon tabakasının delinmesinde büyük rol oynar.
• Su kirliliği: Termik santrallerde içerisinde gerçekleştirilen yakıt yakma, buhar elde etme ve soğutma gibi işlemler için su kaynakları kullanılır. Bu bağlamda termik santraller nehir, dere, ırmak gibi su kaynaklarının yanında inşa edilir. Termik santral içerisinde kullanılan sular, çeşitli kimyasal işlemlere tabi tutulur. Bu kimyasal işlemler, suyun bazı kimyasallar yönünden zenginleşmesini sağlar. Daha sonra bu sular, atık su olarak yeniden su kaynağına bırakıldığında su kirliliği meydana gelir.
• Canlılara verilen zarar: Termik santrallerin bazılarında atık gaz salınımı için filtreleme işlemleri kullanılmaz. Filtrasyondan geçmeden salınan gazlar, yüksek oranda kükürt dioksit içerir. Termik santrallerde filtreleme sistemi olmaması kimi zaman filtre sistemindeki arızalardan da kaynaklanabilir. Filtreleme olmadan salınan gaz insanlar ve hayvanların yanı sıra bitkiler üzerinde de son derece olumsuz etkiler yaratmaktadır.

Termik santrallerde gaz çıkışı, çeşitli arıtma sistemleri ile arıtılabilir. Termik santrallerden salınan gazın içerisinde yüksek oranda kükürt dioksit bulunur. Kükürt dioksit, insandan bitkiye kadar bütün canlılar için zararlıdır. Termik santral bacalarına yapılan arıtma sistemleri sayesinde kükürt dioksit emisyonu 200 mg/Nm3 sınırının altına düşürülebilir. Bu değer altında kükürt dioksit içeren gaz salınımı, göz ardı edilebilecek düzeydedir.

Termik santrallerin başlıca yapılma ve kullanılma amaçları elektrik üretimidir. Bir şehrin elektriğini sürekli olarak karşılamak son derece zordur. Bunun için sürekli ve istikrarlı bir elektrik üretimine ihtiyaç duyulur. Termik santraller, elektrik üretim merkezleri olarak tanımlanabilir. Termik santralin faydaları şunlardır:

• Elektrik üretimi: Termik santraller, en istikrarlı elektrik üretim merkezleridir. Termik santrallerde üretilen elektrik, hali hazırdaki bir enerji kaynağının dönüştürülmesi ile elde edildiği için üretimin sonuçları son derece kesindir. Rüzgar enerji santralleri gibi santrallerde, elektrik üretim miktarı rüzgarın esme hızına, konumuna ve türbin sayısına bağlıdır. Rüzgarın esmediği durumlarda elektrik üretimi sıfıra düşebilir. Termik santraller ise hali hazırdaki bir enerji kaynağının elektriğe dönüştürülmesini sağladığı için çok daha istikrarlı ve kesin üretim sağlar.

Termik santraller, enerji kaynaklarının kontrollü bir şekilde yakılarak elektrik üretimi yapılan merkezler olduğu için nükleer santrallerden farklı olarak herhangi bir patlama riski barındırmazlar. Buna karşılık olarak termik santrallerde en çok meydana gelen kazalar iş kazalarıdır. İş kazaları, personel hatasının yanı sıra iş güvenliği önlemlerinin yeteri kadar alınmamasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca termik santrallerde meydana gelebilecek en önemli kazalardan birisi de yangındır. Olası bir yangın durumunda tüm termik santralin kullanılamaz hale gelmesi mümkündür. Ancak herhangi bir patlama riski bulunmamaktadır.