7. SINIF ÖĞRENCİ DEFTERİ HİDROELEKTRİK SANTRALLERİ (HESLER) ELEKTRİK ÜRETİMİ İÇİN KULLANILMALI MI?

Transkript

1 7. SINIF ÖĞRENCİ DEFTERİ HİDROELEKTRİK SANTRALLERİ (HESLER) ELEKTRİK ÜRETİMİ İÇİN KULLANILMALI MI?

2 HES Hidroelektrik santrallar (HES) akan suyun gücünü elektriğe dönüştürürler. Akan su içindeki enerji miktarını suyun akış veya düşüş hızı tayin eder. Büyük bir nehirde akan su büyük miktarda enerji taşımaktadır. Ya da su çok yüksek bir noktadan düşürüldüğünde de yine yüksek miktarda enerji elde edilir. Her iki yolla da kanal ya da borular içine alınan su, türbinlere doğru akar, elektrik üretimi için pervane gibi kolları olan türbinlerin dönmesini sağlar. Türbinler jeneratörlere bağlıdır ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. 2. HES Genel Yapıları: Baraj gövdesi ve gölü Su alma tesisleri Su yolları tesisleri Santral tesisleri Santral çıkış suyu kanalı Şalt tesisleri Dip savak tesisleri

3 Dolu savak tesisleri Depolamalı Hidroelektrik Santrallar: Su Alma Tesisleri: Baraj gölündeki veya nehir yatağındaki suyun su iletim tesislerine alınması için gereklidir. Baraj Gövdesi ve Gölü: Nehir suyunun depolanması ve su düşüsünün elde edilmesi için gereklidir. Dolu savak; Dolu Savak Tesisleri: Aşırı yağışlı yıllarda baraj maksimum su seviyesine kadar dolduğunda, baraj gövdesinin zarar görmemesi için fazla gelen suların nehir yatağının mansabına atılmasına yarayan tesislerdir. Feyezan (taşkın) mevsiminde fazla gelecek olan suyun kontrollü bir şekilde bırakılmasını temin etmek maksadıyla yapılır. Maksimum debiyi karşılayacak şekilde dizayn edilir.

4 Dip Savak Tesisleri: Baraj gölünün suyunu gerektiğinde nehir yatağı mansabına bırakmaya yarayan tesislerdir. Su Yolları Tesisleri: Su iletim kanalı veya iletim tüneli (basınçsız) veya Enerji tüneli (Basınçlı) veya cebri boru v.s gibi tesisler suyun türbinlere iletilmesinde kullanılır.

5 Cebri borular: Baraj gölü ile türbinler, yükleme odası ile türbinler veya denge bacası ile türbinler arasındaki basınçlı borulara cebri boru denir. Cebri borular basınçlı borular olması dolayısıyla HES Tesislerin toplam maliyeti içerisindeki payı yüksek olabilir. Bu nedenle uzun cebri borulu bir santralde cebri boru ekonomik çap tespiti önemlidir. Borular statik ve dinamik zorlanmalar (Pozitif veya negatif su koçu darbeleri) ı nedeniyle malzeme kalitesi yüksek, borunun et kalınlıklarının fazla olması, iç yüzey pürüzlülüğü, iç ve dış yüzeyler korozyona dayanıklı olması gibi etkenlerden dolayı pahalı malzemelerdir. HES lerde Denge Bacası: HES Tesislerinde enerji tuneli veya cebri borularda oluşabilecek ani basınç (Su koçu Darbesi) yükselmeleri sönümlemek için cebri borunun veya enerji tünelinin baş kısmına veya sonuna yakın bir noktasına tesis edilen yapıdır. Denge bacasını gerektiren şartlar: Cebri boruda oluşan su koçu darbesi mertebesinin türbinin net düşüsüne oranının(+hmax/hn); 50m düşüye kadar olan HES de %50 150m düşüte kadarki HES de %25 250m düşüye kadarki HES de %15

6 250m ve yukarısı için %5 değerini aşmaması gerekir. Santral Binası: İçinde Türbinler ve yardımcı ekipmanlar ile jeneratörler ve yardımcı ekipmanlar gibi elektromekanik teçhizatın ve koruma kontrol- kumanda gibi elektrik teçhizatın ve diğer yardımcı teçhizatın yerleştirilmesi için gereklidir. Pompaj depolamalı HES ler rezervuarlarının büyüklüğüne ve işletme politikasına göre günlük-haftalık veya sezonluk biriktirme yapabilmektedir. Günlük çevrimde, pik saatlerde üretimde kullanılan suyun tamamı aynı gün pik dışı saatlerde üst rezervuara pompalanır. Haftalık çevrimde ise, hafta içi günlerde pik saatlerde üretimde kullanılan suyun bir kısmı aynı gün pik dışı saatlerde üst rezervuara pompalanır, hafta içi günlerin sonunda tamamen boşalan üst rezervuar hafta sonu günlerinde (Cumartesi, Pazar) pik dışı saatlerde pompaj yapılarak tekrar doldurulur. Sezonluk biriktirmede ise nehir akımının ve enerjinin fazla olduğu dönemde su, üst rezervuara pompalanır ve akımın az olduğu dönemde üst rezervuarda depolanan sudan firm enerjiyi arttırmak için enerji üretilir. Pompaj depolamalı santralin alt ve üst olmak üzere iki rezervuarı olup, rezervuarlar inşa edilecek havuzlar dışında nehir, doğal göl, mevcut baraj rezervuarı veya deniz olabilir. İnşaa edilecek havuzların geçirimsizliği asfalt, beton veya geomembran gibi değişik malzemelerle sağlanabilmektedir.

7 Su alma yapısı üst rezervuarın yanında veya altında olacak Şekilde yapılabilmektedir. Çoğunlukla yeraltı santralli pompaj depolamalı HES lerde iletim yapısı olarak şaft ve enerji tüneli kullanılıp, santralle alt rezervuar arasındaki bağlantı da kuyruksuyu tüneli ile sağlanmaktadır. Olabilecek farklı kesit örnekleri aşağıdagösterilmiştir. Pompaj depolamalı hidroelektrik santrallar yüke uyabilmede esneklik sağlama, yedek enerji tutabilme, güç faktörünü iyileştirme ve frekans regülasyonu yapabilme gibi avantajlar getirmektedir. Pompaj depolamalı santraller mevcut depolamalar ile birlikte kullanılabildiği gibi ada gibi ana karadan uzak yerleşim alanları içinde bir alternatif çözüm teşkil etmektedir.(şekil 4) Pompaj depolamalı santralların da dahil olduğu hidroelektrik santrallar fosil yakıtlı santrallardan gelen enerjinin daha az kullanılmasını sağlayarak küresel ısınma probleminin başı çektiği diğer bir çok çevre problemi için de çözüm teşkil edebilmektedir.

8 Pompaj depolamalı santraller pik güç talebini karşılamak üzere enerji ihtiyacının en fazla olduğu yerlerde planlanmaktadır. Böylece iletim hattı kısa ve yük kayıpları az olacaktır. Ayrıca pompaj depolamalı santraller, yenilenebilir enerjinin yükselişe geçtiği günümüzde özellikle rüzgâr santrallerinden üretilen enerjiyi de güvenilir hale getirmek amacıyla kullanılabilmektedir. Bunun için rüzgar santrallerinden elde edilen enerjinin pompaj depolamalı bir tesis ile entegre edilerek daha avantajlı hale getirilmesi mümkündür. Ülkemizin yaklaşık MW lık rüzgar enerjisi potansiyeli bulunmaktadır. Buna rağmen rüzgardan elde edilen enerjinin güvenilir olmaması gibi bazı bilinen dezavantajları sebebiyle enterkonekte sistemde kendine yer bulmakta zorluk çekmektedir. Rüzgarın da sisteme dahil edilmesi amacıyla pilot bir bölge seçilerek, rüzgar-pompaj depolamalı HES hibrit sistem fizibilite çalışmasına da başlanmıştır. Ülkemizdeki Çalışmalar Türkiye deki İlk PHES Çalışmaları da Mülga EİE Genel Müdürlüğü tarafından başlatılmıştır. Türk Hükümetinin Talebi üzerine Mülga EİE Genel Müdürlüğü Japonya Hükümetine Türkiye deki Pik Talebin Karşılanmasında Pompaj Depolamalı HES lerin Rolünü konu

9 alacak bir Master Plan çalışması için teknik sağlanmıştır. Türkiye Pik Talebinin Karşılanması için Optimal Güç Üretimi (Study on Optimal Power Generation for Peak Demand in Turkey) Projesi Mülga EİE Genel Müdürlüğü koordinasyonunda Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi Genel Müdürlüğü (TEİAŞ) ve Japonya Uluslararası İşbirliği Ajansı (JICA) aracılığı ile görevlendirilen Tokyo Electric Power Company (TEPCO) uzmanları eşliğinde tamamlanmıştır. Çalışmada Türkiye için potansiyel pompaj depolamalı hidroelektrik santral yerleri talebin yoğun olduğu bölgeler, jeolojik, topografik ve çevresel kısıtları da içeren kriterler açısından araştırılmış ve yapılan kademeli eleme sonucunda alt rezervuarları Gökçekaya Barajı ve HES olan Gökçekaya Pompajlı HES (1400 MW) ve Altınkaya Pompajlı HES in (1800 MW) kavramsal tasarımı yapılmıştır. Yukarıda verilen bilgilerden aşağıdaki sonuçlardan hangileri çıkarılabilir? 1- Akan suyun akış hızı elde edilecek enerji miktarını belirler O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 2- Pervane kollarının dönmesini sağlayan suyun yukarıdan aşağıya doğru akışıdır O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 3- Jeneratörler mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüşümünü sağlarlar. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 4- Baraj gövdesinde depolanan su ile türbinler arasında bir yükseklik farkı oluşması gerekmektedir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 5- Savaklar, aşırı yağış olduğu durumlarda fazla suyun nehir yatağına atılmasını sağlar. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 6- Cebri borular basınçlı su iletimi sağladıklarından azami önem gösterilmesi gerekmektedir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 7- Denge bacaları cebri borulardaki ani basınç oluşumlarını dengeler. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 8- İşletme politikaları ve hidroelektrik santrallerin rezervuar durumları, santrallerdeki su birikimini belirleyen faktörlerdendir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 9- Rezervuarlardaki su geçirmezlikleri farklı malzemeler yardımı ile sağlanabilmektedir.

10 O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 10- Pompaj depolamalı hidroelektrik santraller anakaradan uzak yerleşim alanları içerisinde de etkili kullanılabilmektedir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 11- Pompaj depolamalı santraller alternatif enerji kaynaklarının da verimini artırmada etkili olarak kullanılabilmektedir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ 12- Türkiye de pompaj depolamalı hidroelektrik santral inşaatı için fizibilite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. O ÇIKARILABİLİR O ÇIKARILAMAZ

11 KUVVET VE KÜTLE ARASINDAKİ İLİŞKİ Deneyin amacı: Kütle ve kuvvet arasındaki ilişki kurularak, kuvvetin dinamometre yardımı ile ölçüldüğünü fark etmek Deneyde kullanılacak malzemeler: - Dinamometre - Hassas terazi - 500g 2 adet kütle - 5 adet misket - 1 adet elma - Bir adet a4 beyaz kağıt - Bir miktar ip Deneyin yapılışı: - İlk olarak hassas terazinin üzerine her bir misketi koyarak hassas terazideki değerleri not edelim. - Daha sonra aynı misketleri küçük bir kâğıt parçasına sararak ip yardımı ile dinamometreye bağlayalım ve dinamometrenin gösterdiği değeri gözlemleyelim. - Hassas terazi üzerine bir tane elmayı yerleştirelim ve hassas terazideki değeri not edelim - Ardından aynı elmayı ip yardımı ile dinamometreye bağlayalım ve çıkan değeri not edelim. Soru 1. Misketlerin tartımları esnasında dinamometre ve eşit kollu terazide görülen değerler arasında bir fark var mı? Elmanın tartımı esnasında dinamometre ve eşit kollu terazide görülen değerler arasında bir fark var mı?..

12 Soru 2. Gerçekleştirdiğiniz deneyden önceki beklentileriniz ne idi? Hangi değerleri hem terazide hem de dinamometrede görmeyi planlıyordunuz ve deneyin ardından düşüncelerinizde ne gibi değişiklikler oldu? Aşağıdaki boşluklara fikirlerinizi yazar mısınız?..

13 KUVVET VE KATI BASINCI ARASINDAKİ İLİŞKİ Deneyin amacı: Katı Basıncında etkili olan kuvvet ve yüzey alanı kavramlarının anlaşılması Deneyde gerekli olan malzemeler - 4 adet balon - 2 adet tahta blok (yaklaşık 40 cm- 40cm ) - 1 adet 25 cm tahta blok - 40 adet büyük boy duvar çivisi - 50 cm lik yaklaşık1 cm yapında 2 adet plastik boru - Silikon tabancası Deneyin yapılışı: 1. Aşama İlk olarak şişirdiğimiz bir balona duvar çivisinin arka kısmı ile bastıralım ve balondaki değişmeleri gözlemleyelim. Tahminim: Yukarıdaki işlemi yapmadan önce balonun durumu ile ilgili ne olacağını tahmin ediyorsun? Tahminini nedenleri ile birlikte aşağıdaki boşluğa yazar mısın?.. Ardından şişirdiğimiz diğer balona bu sefer çivinin ucu ile bastıralım ve balonun durumunu gözlemleyelim. Tahminim: Yukarıdaki işlemi yapmadan önce balonun durumu ile ilgili ne olacağını tahmin ediyorsun? Tahminini nedenleri ile birlikte aşağıdaki boşluğa yazar mısın?

14 .. Deney sonucunda yaptığın gözlemleri katıların basıncına etki eden değişkenler açısından yorumlar mısın?.. 2. Aşama 1 adet 40cm lik tahta bloğumuzun kenarlarına plastik borularımızı silikon tabancası yardımı ile sabitliyoruz. Ardından diğer 40cm lik tahta bloğumuzun kenarlarından plastik boruların geçebileceği büyüklükte 2 adet delik açıyoruz (marangozdan yardım isteyebilirsiniz). Daha sonra elimizde bulunan çivileri 25 cm en ve genişliğindeki diğer tahta bloğumuza, çivilerin uçları dışarı çıkacak ve tahta üzerinde eşit dağılacak şekilde çekiç yardımı ile çakıyoruz (bu süreçte bir yetişkin yardımı alabilirsiniz). Çivili tahta bloğumuzu plastik boruların sabitlendiği tahta bloğun üstüne ve balonu da çivilerin üstüne yerleştiriyoruz. Son olarak delikler oluşturduğumuz tahta parçamızı plastik borulardan geçirerek tahtaya bastırarak balonu sıkıştırmaya çalışıyoruz. Tahminim: Yukarıda bahsedilen işlemleri gerçekleştirmeden önce bastırdığınız zaman balonda ne gibi değişiklikler olacağını tahmin ediyorsun? Tahminini nedenleri ile beraber aşağıdaki boşluğa yazar mısın?.

15 . Deney sonucunda yaptığın gözlemleri katıların basıncına etki eden değişkenler açısından yorumlar mısın?..

16 KUVVET VE SIVI BASINCI ARASINDAKİ İLİŞKİ Deneyin amacı: Atmosfer basıncı, sıvı basıncı ve ağırlık arasındaki ilişkinin kavranması Gerekli malzemelerimiz: -1,5 lt lik pet su - 1 sandalye - 1 adet toplu iğne Deneyin yapılışı: Deneyimizin 1. Aşaması: 1,5 lt lik pet şişemiz kapalı konumda iken yaklaşık 3 cm altından toplu iğne yardımı ile bir delik açalım. Pet şişede deliği açtıktan sonra iğneyi çekelim ve su akışını gözlemleyelim. Tahminim: Yukarıda belirtilen işlemi yapmadan önce su akışı ile ilgili nasıl bir durum olacağını tahmin ediyorsun? Tahminini nedenleri ile birlikte aşağıya yazar mısın?.. Sonuçlarım: Deney sonucunda yaptığın gözlemleri sıvıların ve gazların basıncı ile ilişkilendirerek yorumlar mısın?..

17 Deneyin 2. Aşaması: Deneyimizin bu aşamasında yine ağzı su dolu ve kapağı kapalı olan (iğne ile delmiş olduğumuz) pet şişemizi elimize alarak dikkatli bir şekilde sandalyemizin üstüne çıkıyoruz. Ardından elimizde tuttuğumuz ağzı kapalı ve su dolu olan pet şişemizi elimizden bırakıyor ve düşüşünü gözlemliyoruz. Düşüşünü gözlemlerken ise pet şişenin delik olan kısmındaki suyun akış hareketini inceliyoruz. Tahminim: Yukarıda belirtilen işlemi yapmadan önce su akışı ile ilgili nasıl bir durum olacağını tahmin ediyorsun? Tahminini nedenleri ile birlikte aşağıya yazar mısın?.. Deney sonucunda yaptığın gözlemleri sıvıların ve gazların basıncı ile ilişkilendirerek yorumlar mısın?..

18 KİNETİK VE POTANSİYEL ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ Deneyin amacı: Kinetik ve potansiyel enerji dönüşümlerinin kavranmasını sağlamak Deneyde gerekli malzemeler: - İki adet köpük tabak ya da yuvarlak kesilmiş karton parçası - İki boş yumurta kartonu - İki adet cetvel - İki adet çubuk (çöp şiş de kullanılabilir) - İki adet boş iplik sargısı - Bir adet zımba - Yapıştırıcı bant - Bir adet makas - Geniş ve boş bir yuvarlak kap - Bir miktar plastik hamur yapıştırıcı lt lik boş plastik su şişesi - Bir miktar su Öncelikle yumurta kutusundan yumurtaların yerleştirildiği kısımlarını ayırıp hazır hale getiriyoruz. Ardından ağızları dışarı gelecek şekilde tabağın çevresine yumurta kutularından ayırdığımız kısımları zımbalıyoruz. Tabakların altları dışarı gelecek şekilde bu işi tamamlıyoruz. Su değirmenimizin büyük kısmını tamamlamış olduk. Ardından tabakların tam ortasından geçecek şekilde çöp şiş şeklindeki çubuğumuzu tabaklarda delik açarak geçiriyoruz. Açılan deliklerin birbirine denk olmasına özen gösteriyoruz. Ardından çubuğun her iki tarafına boş iplik sargılarımızı geçiriyoruz. Geniş ve boş bir kabımızın üstüne destek sağlaması açısından iki adet cetveli aralarında belirli bir mesafe kalacak şekilde yerleştiriyoruz. İki cetvelin kapta hareket etmemesini sağlamak için alt uçlarının kaba değdiği yerleri plastik yapıştırıcı ile tutturuyoruz. Ardından su değirmenimizin dönme esnasında yerinden oynamaması

19 için boş iplik sargılarını bant yardımı ile cetvellere sabitleştiriyoruz. Artık değirmenimizi hazırlamış olduk. Deney basamakları Hazırlamış olduğumuz değirmenimizin cm üstünden 1.5 lt lik kaba koyduğumuz suyumuzu şişeyi sıkmadan yavaşça değirmenimize boşaltalım. Ve değirmende gerçekleşen hareketi gözlemleyelim. Tahminim: yukarıdaki işlemi yapmadan önce farklı yüksekliklerden akıtılan su ile ilgili değirmende ne gibi bir durumun olacağını bekliyorsun? Tahminini nedenleri ile beraber aşağıdaki boşluğa yazar mısın?.. Gözlemlerim: Deneyimizi gerçekleştirelim ve değirmenin dönüş hızını üç yükseklik için ayrı ayrı gözlemleyelim ve karşılaştıralım. Üç yükseklik için de ( cm) değirmenin dönüş hızını yavaş-orta ve hızlı şeklinde sıralayalım. Sonuçlarım: Yukarıdan elde ettiğiniz sonuçları potansiyel ve kinetik enerji dönüşümleri açısından yorumlayarak açıklayınız...

20 SÜRTÜNME KUVVETİNİN ETKİLERİ Deneyin amacı: Sürtünme kuvvetinin cisimlerin hareketleri üzerindeki etkisi Deneyde kullanılacak malzemeler: - Bir adet boş cd - Maket bıçağı - Yapıştırıcı - Bir adet balon - Bir adet su şişesi kapağı - Bir beyaz tahta kalemi kapağı Deneyin yapılışı: Öncelikle su şişesi kapağımızın üzerinde bir delik açıyoruz ve cd nin tam ortasındaki deliğe denk gelecek şekilde yapıştırıyoruz. Ardından elimizdeki tahta kalemi kapağımızın üst kısmını diğer kısmı gibi keserek açıyoruz ve her iki tarafı da açık bir hale geliyor. Daha sonra bu kapağımızı da şişe kapağının üstüne yapıştırıyoruz. Ardından elimizde bulunan şişmemiş balonumuzu kapağın üzerine takıyoruz ve düzeneğimiz hazır hale gelmiş bulunuyor. Ardından öncelikle balon şişmeden cd yi elimizde belirli bir miktar kuvvet uygulayarak masa üzerinde itmeye çalışıyoruz. Son olarak ise balonu çıkarıp bir miktar hava ile şişirdikten sonra yine aynı kuvvet yardımı ile aynı masa üzerinde itiyoruz. Tahminim: Deneyi gerçekleştirmeden önce balon sönük ve balon şişik iken cd yi ittiğimizde cd nin masada alacağı yolun uzaklığı hakkında ne düşünüyorsun? Tahminini nedenleri ile birlikte boşluğa yazar mısın?.. Gözlemlerim: Deneyimizi gerçekleştirelim ve birbirine yakın kuvvetler uygulayarak ittiğimiz cd nin masa üzerinde aldığı mesafeleri işaretleyelim ve karşılaştıralım. Sonuçlarım: Yukarıdan elde ettiğiniz sonuçları sürtünme kuvvetini göz önünde bulundurarak yorumlayınız..

21 .

22 HABER, HABER Bir yerel gazetede görev yapan gazetecinin bölgede kurulması planlanan Hidro Elektrik Santralle (HES) ilgili haberi aşağıda verilmiştir: İlçelerine yapılması planlanan hidroelektrik santraline ilçe sakinleri tepki gösterdi. Gerçekleştirilmesi planlanan proje ile su yolunun değişeceğini ve bölgede bulunan canlıların bundan zarar göreceğini belirten vatandaşlar hidroelektrik santralinin yapımından yana olmadıklarını belirttiler. Geçim kaynaklarının tarım olduğunu ve sulama suyunu kaybetme riski olduğunu belirten vatandaşlar canlı türlerinin de zarar göreceğini belirterek projenin bölgeye zarar vereceğini belirttiler. Proje yetkilileri ise ilçede bulunan bitki örtüsü ve canlılara herhangi bir zarar verilmeyeceğini, hatta canlılar için yeni bir yaşam alanı olarak baraj gölü oluşturacaklarını belirttiler. Köylülere ayrıca kar getirisi daha yüksek yeni iş alanlarının oluşturulacağının da garantisini veren firma yetkilileri bu konuda vatandaşlardan destek beklediklerini belirttiler. Firma yetkilileri balıkçılık, göl turizmi, göl kenarında yer alacak işletmeler ile bölge halkının daha da rahat bir yaşama kavuşacağının altını çizdiler. Soru 1. Bu haberi okuduktan sonra hidroelektrik santrallerinin bölge halkına ve diğer canlılara zarar vereceğini düşünüyor musunuz? Cevabınızı kısaca açıklayın... Soru 2. Gazetecinin sunduğu haberde kendi görüşleri yer alıyor olabilir mi? Haberi bu açıdan çarpıtmış olabilir mi?.. Soru 3. Haberin inandırıcılığı hakkındaki görüşleriniz nelerdir? Sizce haberci konu hakkında sizi daha iyi nasıl ikna edebilirdi?

23 ..