Elektrik
Elektrik Alm. Elektrizität (f), Fr. Electricité (f), İng. Electricity. bir enerji şeklidir. Biratomun elektrik yükleri kaybolduğu zaman, negatif yükler serbest kalır ve buElektrik enerjisi, temel enerji kaynaklarını, kömür, petrol, doğalgaz, nükleer enerji yada yenilenebilir enerji kaynakları kullanarak, ikincil bir enerji olarak elde edilebilmektedir.
İki cismin birbirine sürtünmesiyle, sıkıştırma gibi herhangi bir mekanik etki sırasında veya ısının bâzı kristallere olan tesiri sebebiyle meydana gelen ve tesirini, çekme, itme, mekanik, kimyâsal veya ısı olayları şeklinde gösteren bir enerji çeşidi.
İnsanlar elektriği yüzyıllar önce kehribarın, meselâ, kumaşa sürtünmesinden sonra toz ve kıl gibi hafif cisimleri kendisine çekmesi olayı ile tanımışlardır. Bu deneyi ilk yapan Yunanlı filozof ve bilgin Thales (M.Ö. 640-546) bu olayın sâdece kehribarla ilgili olduğunu sanmış ve elektron (Yunanca kehribar) adını kullanmıştır. Aradan yıllar geçtikten sonra elektriğin kânunları bulunmuştur.
Sürtme ile meydana gelen statik (durgun) elektrikten başka akan elektriğin bulunuşu İtalyan bilgini A. Volta’nın yaptığı deneylerle başlar. Bu bilgin ilk elektrik pilini ve bundan da ilk elektrik akımını elde etmeyi başarabildi.
Çok eski bir geçmişi bulunmasına rağmen 1890’ların fizikçileri bile “Elektrik nedir?” sorusunu kendilerine sormaktaydılar. Çeşitli teorilerle cevaplanmaya çalışılan bu soru, nihâyet modern atom teorisinin ortaya atılmasından sonra bugünkü anlamda cevaplanabildi.
Bohr ve Rutherford’un atom modeline göre her atom pozitif yüklü protonlar ile yüksüz nötronlardan meydana gelen bir çekirdek ve bunun etrâfında dönen negatif elektrikle yüklü elektronlardan müteşekkildir. Atom normal halde nötr, yâni yüksüzdür. Çünkü proton sayısı ile elektron sayısı eşittir.
Elektrik akımı bugünkü bilgilerle şu şekilde açıklanabilir: İletkenler dediğimiz maddeler grubunda atomların dış yörüngelerindeki elektronlar, bir atomdan diğer komşu bir atoma rastgele ve serbestçe hareket ederler. Bu elektronlara serbest elektronlar denir.
İletkenlerde serbest elektronların sayısı son derece fazladır. Hareketleri rastgele olduğundan herhangi bir dış etkiye maruz kalmadıkları sürece bir yöne hareket eden elektronların sayısını zıt yöne hareket edenlerin sayısı ile eşit kabul edebiliriz. Böylece belli bir yöne hareket söz konusu olmayacaktır. Halbuki bir dış sebep yüzünden iletkenin bir ucunda elektron fazlalığı ve diğer ucunda da elektron eksikliği meydana gelirse, iletken içindeki serbest elektronlar iki elektrostatik kuvvete mâruz kalırlar. Bunlar pozitif ucuna (elektron eksikliği olan uç) doğru çekme kuvveti ve negatif uçtan (elektron fazlalığı olan uç) öteye doğru bir itme kuvvetidir. Bu durumda serbest elektronların rastgele hareketleri devâm ettiği halde pozitif uca doğru aynı zamanda net bir elektron hareketi veya akışı gözlenecektir. Bu elektron akışına elektrik akımı denir. Elektrik akımı büyüklük olarak, birim zamanda bir iletken içinden akan ortalama negatif elektrik yükü (elektron) miktarı şeklinde târif edilir.
Yukarıda anlatılan olay iletkenin iki ucunu da, uçlarında potansiyel farkı veya gerilim bulunan bir batarya veya jeneratörün uçlarına bağlamak sûretiyle elde edilebilir. Elektrik akımı şiddetinin birimi Amperdir. 1 Amper, sâniyede yaklaşık 1018 elektron akışına eşdeğer bir büyüklüktür.
Tarihçesi
Yüzyıllar sonra, 1752'de,
19. ve 20 yüzyılların sonunda ise, elektrik mühendisliği tarihinin en önemli isimlerinden bazıları belirmiştir:
Temel kavramlar
Elektriksel yük
Ayrıca bakınız:Kütlenin tersine, biri diğerinin tersi davranışlar sergileyen iki tür elektriksel yükten söz edilir, ve uzlaşımsal (konvansiyonel) olarak, artı (veya pozitif) ve eksi (veya negatif) diye adlandırılırlar.
Eşit miktarda artı ve eksi yüke sahip parçacıklar ise, biri diğerini elediğinden, yüksüz veya nötr olarak adlandırılırlar. Parçacıklar arasındaki bu gücün nicel değerlendirilmesi ise
Elektrik alanı
Elektriksel gerilim (potansiyel)
İki konum arasındaki elektriksel gerilim farkı, artı yüklü bir
Bu kavram, sıcaklığa benzetilebilir. Uzayın her hangi bir konumu için bir sıcaklık değeri söz konusudur, ve iki konum arasındaki fark ısının hangi yön ve miktarda değiştiğini gösterir. Benzer biçimde, uzayın her konumu elektriksel gerilim değerine sahiptir, ve iki konum arasındaki gerilim farkı, bu kavramın arkasındaki gücün yön ve şiddetini gösterir.
Elektrik akımı
Elektrik akımı, elektriksel yükün akışı olup, şiddeti amperdir (ampermetre ) ile ölçülür. Örnek olarak elektriksel iletme ele alınabilir. Bu durumda, elektronlar (eksicikler), metal tel gibi bir iletken içerisinde hareket ederler. Veya bir diğer örnek, elektrolizdir (kıvılkesim). Bu durumda artı yüklü atomlar sıvının içerisinde hareket ederler. Her ne kadar parçacıkların hızı genelde yavaş olsa da, onları iten elektrik alanı (kıvıl alan) ışık hızına yakın hızda ilerler.
Parçacıkların maddelerdeki akış ilkelerini kullanan aygıtlara elektronik aygıtlar denir.
Düz akım , yüklerin tek yönlü hareketini tanımlarken, dalgalı akım (alternatif akım, AC) düzenli olarak akış yönünün tersine çevirildiği akımı tanımlar. Ohm yasası elektrik akımı ile gerilimi bağlayan önemli bir bağıntıdır.
Doğada elektrik
Her ne kadar elektriğin doğada gözle görünen hâlleri sayı olarak sınırlı olsa da, elektrik (veya kıvıllık) doğanın en temel olguları arasında yer alır. Mıknatıslık ile birlikte evrenimizin yapı taşları arasında sayılırlar.
Yıldırım
Yıldırım, sürtünme ile üretilen elektriğe örnek olarak sayılabilir. Bu sürtünme, bulutlar arasında gerçekleşip, su buharı kümelerinin elektrik yükü edinmesine neden olur. Olağan şartlar altında, hava yalıtkan olarak işlev görür, ve bu yük bulutlarda bulunmaya devam eder. Ancak bulutlar birikip elektrik yükleri arttığında, havanın yapısını yerel olarak değiştirip plazmaya dönüştürürler. Ve bu plazma aracılığı ile yüklerini yeryüzüne iletirler; sonuç yıldırımdır.
Özdek (madde) yapısı
Özdeğin yapı taşları olan atomlar, kendi aralarında birleşip özdecikleri (molekülleri) oluşturmaları, elektrik sayesinde gerçekleşir. Örneğin kristal ve tuzlarda atomları elektrik bir arada tutar.
Ayrıca gezegenimizin de elektromıknatıssal alanı, çekirdeğinde yer alan elektrik akımlarından doğar.
Hayvanlar
Birçok balık türü, kendilerini yönlendirmek, korumak ve hatta iletişimde bulunmak amacıyla kullandıkları elektrik akımı üretebilirler. Göreceli olarak yüksek sayılan bu gerilimi, kasa benzer yapılar ile üretip, genelde avlarını sersemletmek için kullanırlar.Özellikle köpek balıkları gibi kıkırdaklı balıklar baş bölgelerinde bulunan elektrik akımına duyarlı bölgeler sayesinde avlarının yerini tespit edebilirler. Bu duruma en iyi örnek çekiç başlı köpek balığıdır son derece geniş olan burun bölgesinde bulunan duyarlı noktacıklar sayesinde son derece keskin bir elektriksel algılamaya sahiptir.
İnsanlar
Aslında, çoğu canlı türü elektrik üretir, ve bu elektrik kasları hareket ettirmek ve sinir hücreleri arasında iletişimi sağlamak için kullanılır.
Elektrik üretimi
- TERMİK SANTRALLER
- Enerji santralleri, çeşitli girdiler kullanılarak elde edilen değişik formlardaki enerjiyi sanayi veya yerleşim birimlerinin kullanımına uygun haldeki elektrik ya da ısı enerjisine dönüştüren tesislerdir. Enerji santrallerinde enerji elde etmek için kullanılan girdiler çeşitlilik gösterirken, bu girdilere göre de tesis dizaynı ve kullanılan ekipmanlar da farklılık göstermektedir. Bu girdilere göre enerji santralleri şu ana başlıklar altında toplanabilir.
-
-
Doğalgaz santralleri hakkında ansiklopedik bilgi
Düzenle|Mayıs 2007 Doğalgaz santrallerinin çalışma prensibi; nükleer, termik gibi santrallerin çalışma prensibi ile hemen hemen aynıdır.Diğerlerinden farklı olarak enerji kaynağı olarak doğalgaz kullanılmaktadır.Doğalgazın yanması sonucu oluşan ısı,kabindeki suyu ısıtmakta ve buhar oluşumunu sağlamaktadır.Tribünlere gelen basınçlı buhar ile tribün çarkları dönmekte, oluşan manyetik alan sonucunda elektrik üretilmektedir.Doğalgaz santrallerinin diğer santrallere göre avantajı; doğaya karşı zarar vermemesi, dezavantajları ise yakıt kapasitesinin dünya çapında azalması, buna bağlı olarak yakıt maliyetinin gittikçe yükselmesidir.
Güneş Enerjisi İng. Solar energy. Güneşten elde edilenenerji. Güneş enerjisi, son yıllarda yenilenebilen enerji kaynakları içinde, üzerinde en çok çalışılanı olmuştur. Güneş,
dünyamıza ve diğer gezegenlere enerji veren büyük bir enerji kaynağıdır.
Bitkiler, canlı doku üretmek ve besin yapabilmek (
fotosentez) için güneş enerjisinden faydalanır. Rüzgar, güneş ışınlarının sıcaklık farkı hasıl etmesinden meydana gelir. Kömür ve bitki artıklarından petrol meydana gelmesi de güneş enerjisi sayesindedir.
Güneş ışınları, asırlardan beri yeryüzüne geldiği halde, faydalanmaya başlama oldukça yenidir. Archimedes (Arşimed)in (M.Ö. 267) iç bükey aynalarla güneş enerjisini odaklıyarak
Sirakuza’yı kuşatan gemileri yaktığı iddia edilmektedir. Güneş enerjisi konusundaki çalışmalar 1600 yılında Galile’nin merceği bulmasıyla artmıştır. İlk defa
Fransa’da, Belidor (1725) tarafından güneş enerjisi ile çalışan bir
pompayapılmıştır. Mouchot, 1860 yılında parabolik aynalar yardımıyla güneş ışınlarını odaklıyarak, küçük bir buhar makinası yapmıştır. İlk defa güneş enerjisi ile çalışan, hava çevrimli makinayı, 1868 yılında Ericsson geliştirmiştir. Bu yıllarda güneş enerjisi konusunda çalışmalar yoğunlaşmış, tatlı su elde edilmesi ve güneş ocakları ile ilgili çok sayıda çalışmalar yapılmıştır. Adams, Hindistan’da yedi askerin yemeğini en soğuk ay sayılan Ocak ayında, konik yansıtıcılı güneş ocağıyla iki saatte pişirmiştir. Shuman ve Boys, 1913 yılında parabolik aynalar yardımıyla bir buhar üreticisi yapmışlar ve bundan faydalanarak
Nil Nehrinden su çeken 50 BG’deki sulama pompasını çalıştırmışlardır.
Birinci Dünya Savaşı ve sonrasında petrolün önem kazanmasıyla güneş enerjisi üzerindeki çalışmalar araştırma seviyesinde kalmıştır. Güneş enerjisinin önem kazanması daha çok 1973 yılındaki dünya enerji kriziyle başladı. Petrol fiatının gittikçe artması, yeni kaynaklar üzerindeki çalışmaları artırmış, özellikle güneş enerjisi, üzerinde en çok çalışılan konu olmuştur.
Güneş enerjisinin diğer enerji türlerine göre çok sayıda avantajı mevcuttur:
a) Tükenmeyen enerji kaynağı olmasıdır.b) Temiz enerji türüdür.
c) Doğabilecek ekonomik bunalımdan etkilenmez.
d) Mahalli uygulamalara elverişlidir.
e) Çok sayıdaki ülkede faydalanılabilir.
f) Karmaşık teknolojiye ihtiyaç duyulmamaktadır.
g) İşletme masrafları çok azdır.
ğ) Güneş enerjisinin gaz, duman, kükürt veya radyasyon gibi zararlı artıkları yoktur.
Enerjiden ihtiyaç duyulduğu bölgede faydalanılabileceğinden enerjinin nakil problemi de yoktur. Güneş enerjisinin diğer enerji kaynaklarına göre çok sayıda üstünlükleri olmasına rağmen, günümüzde uygulamalarının az oluşunun sebepleri vardır:
a) Birim yüzeye gelen güneş ışınları devamlı olmadığından depolama gerekmektedir,b) Enerji ihtiyacının fazla olduğu kış aylarında, güneş ışınları az ve geceleri ise hiç yoktur,
c) Güneş enerjisinden faydalanılan birçok tesisatın ilk yatırım masrafları fazladır. Halihazırda ekonomik değildir.
Günümüzde, özelliklepetrol fiyatlarının çok hızlı artması, güneş enerjisini gittikçe cazip kılmakta ve güneş enerjisinden faydalanılan sistemlerin sayısı her geçen gün artmaktadır. Türkiye’de, güneş enerjisi konusundaki çalışmalar yenidir. Özellikle 1973 enerji krizinden sonra ülkemizde de güneş enerjisi ile ilgili çalışmalar fazlalaşmış ve 1975 yılından sonra güneş enerjisi ile sıcak su temin edilen sistemler yaygınlaşmıştır. Halen, yüzün üzerinde güneş toplayıcısı imal eden firma bulunmaktadır. Güney ve batı sahillerimizde çok sayıda güneş enerjili sıcak su sistemi mevcuttur.
Güneş enerjisinden faydalanma: Güneş enerjisinden direkt faydalanılan sistemler, aktif ve pasif sistemler diye iki açıdan incelenmektedir. Toplayıcılar veya diğer herhangi bir dönüştürücü ile güneşten enerji teminine aktif faydalanma denir. Özellikle binaların yön, geometri ve yapı elemanlarının değişimiyle güneşten enerji teminine pasif faydalanma denir.
Güneş enerjisinden faydalanma şekillerinden bazıları:1) Sıcak su temini,
2) Meskenlerin ısıtılması,
3) Meskenlerin serinletilmesi,
4) Kurutma,
5) Tarımda faydalanma,
6) Güneş fırınları ve güneş ocakları,
7) Güneş pompaları,
8) Yüzme havuzlarının ısıtılması,
9) Isı pompası,
10) Elektrik elde edilmesi,
11) Soğutma sistemlerinde,
12) Tuz temini,
13) Deniz suyundan saf su elde edilmesi,
14) Yapma fotosentez,
15) Sera ısıtmasıdır.
Yukarıda belirtilen uygulamaların birçoğunda güneş ışınları biri ısı değiştiricisi (genellikle düz toplayıcı) aracılığıyla bir akışkana (su, hava) aktarılır. Sıcaklığı artan akışkan, faydalanma maksadına göre depolanır veya sisteme gönderilir.
Güneş toplayıcıları: Güneş ışınları ile bir akışkanın sıcaklığının artmasını sağlayan gereçlere güneş toplayıcıları (kollektörü) adı verilir. Başka bir ifadeyle, güneş toplayıcıları, güneşin ışık enerjisini ısı enerjisine dönüştürürler. Konstrüksiyon şekline göre düz ve odaklı, kullanılan akışkan cinsine göre sıvılı ve gazlı (havalı) toplayıcılar olarak gruplandırılabilir. Akışkan sıcaklığının 100°C’den daha düşük olabileceği sistemlerde (sıcak su temini ve hacim ısıtması gibi) düz toplayıcılar kullanılır. Sıcaklığın 100°C’den daha yüksek değerlerinin gerektiği durumlarda ise odaklı toplayıcıların kullanılması gerekmektedir. Pratikte, güneş enerjisinin en yaygın kullanıldığı su ısıtması gibi durumlarda 100°C’den daha düşük sıcaklıklar yeterli olduğundan düz toplayıcılar daha çok kullanılmaktadır.
Toplayıcı tipi, faydalanılan enerji türüne göre seçilir. Sıcak su temininde sıvılı toplayıcılar, ev ısıtmasında havalı toplayıcılar tercih edilir.
Güneş ışınlarının miktarı, senenin günlerine, bulutluluk oranına, çevrenin topoğrafik yapısına ve coğrafik faktörlere bağlı olarak değişmektedir. Fazla bulutlu geçen bölgelerde, direkt güneş ışınım miktarı az olduğundan toplayıcı verimi düşüktür ve çoğu zaman hiç toplanamaz. Odaklı ve düz toplayıcıların birbirlerine göre bazı avantajları vardır. Odaklı toplayıcılarda çok yüksek sıcaklıklara çıkılabildiği halde, yapımı zor ve pahalıdır.
Düz toplayıcılar: 1) Konstrüksiyonu daha basittir. 2) Yayılı ışınımdan da faydalanabilir. 3) Tesisatın yerleştirileceği zeminin hazırlanması kolaydır. 4) Hareketli kısımları yoktur. 5) Hava şartlarına karşı mukavim ve daha uzun ömürlüdür. 6) İşletme masrafları azdır. 7) Ancak 100°C sıcaklığa kadar çıkabilir.
Basit ve kullanışlı olması sebebiyle pratikte daha çok kullanılan bir düz toplayıcı tipi genellikle beş kısımdan meydana gelir: 1) Güneş ışınlarını geçiren ve üstten ısı kaybını önleyen, bir veya çok sayıdaki saydam veya yarı saydam örtü. 2) Enerji toplayan siyah yüzey. 3) Isı taşıyan akışkanın dolaştığı borular veya tüpler. 4) Toplayıcının alt kısmında olan, ısı kaybını azaltmak için kullanılan yalıtkan cisim (cam yünü, strofor, mantar vs.). 5) Toplayıcıyı dış etkenlerden koruyan ve yukarıda belirtilen elemanları bir araya getiren kılıf.
Bazı toplayıcı tiplerinde de yukarıda sayılan elemanların bir kısmı bulunmaz. Mesela; havalı toplayıcılarda siyah yüzey ve borular yerine siyaha boyanmış katlı camlar veya matris tipi elemanlar kullanılır.
Odaklı toplayıcılar: 1) Yüksek sıcaklıklar elde edebilir. 2) Konstrüksiyonları daha zor ve daha pahalıdır. 3) Sadece direkt güneş ışınlarından faydalanılabilir. 4) Tesisatın yerleştirilmesi için özel yerler hazırlanmalıdır. 5) Güneşi takibeden mekanizmalara ihtiyaç duyulur. 6) İşletme masrafları düz toplayıcılara göre daha fazladır.
Güneş enerjili sıcak su sistemleri: Meskenlerde sıcak su temini için kullanılan enerji, bina için gerekli olan enerjinin % 12’si mertebesindedir. Sıcak su temini için daha ziyade gaz, fuel-oil, odun veya elektrik enerjisi kullanılmaktadır. Son zamanlarda, güneş enerjisinden de istifade edilmektedir. Güneş enerjisi potansiyeli büyük ülkelerde (ABD, Japonya, Avustralya vs.), meskenlerin sıcak su ihtiyacının büyük bir kısmı, güneş enerjisi ile temin edilmektedir. Birçok ülkede, sıcak suyun güneş enerjisinden faydalanılarak hazırlanması için teşvik tedbirleri alınmaktadır.
Güneş enerjili sıcak su ısıtıcıları çok değişik şekillerde yapılabilmektedir. Basit tip sıcak su ısıtıcılarında enerji toplama ve depolama aynı kap içinde yapılır. Kendinden depolu sıcak su ısıtıcıları denilen bu ısıtıcıların avantajı, taşınabilir olmalarıdır.
Tabii dolaşımlı sistemler: En yaygın kullanılan sıcak su ısıtma sistemlerindendir. “Termosifon tipi su ısıtıcısı” olarak da isimlendirilir. Sistem düz toplayıcılardan ve yalıtılmış bir depodan ibarettir. Açık veya kapalı devreli olarak yapılabilirler. Tabii dolaşımlı, açık devreli sıcak su sisteminde, toplayıcılarda ısınan su genişleyerek deponun üst kısmından depoya akar. Bunun yerini deponun altındaki soğuk su alır. Güneş ışınlarının olduğu ve toplayıcı sıcaklığı depo sıcaklığından büyük olduğu müddetce sirkülasyon devam eder. Soğuk iklimlerde toplayıcılarda dolaşan suyun donma problemi vardır. Donma ihtimalinin olduğu günlerde sistemin boşaltılması lazımdır. Ayrıca, toplayıcılarda dolaşan su ile kullanılan su karışıyorsa, toplayıcı borularında korozyona sebebiyet verebilir veya kireçlenme ile boru et kalınlığı artabilir. Bu problemleri ortadan kaldırmak için, toplayıcı devresinde donma sıcaklığı düşük ve antifiriz ilaveli akışkan dolaştırılarak, sistem kapalı devreli yapılır.
Tabii dolaşımlı sıcak su sistemlerinde, pompaya ve otomatik kumanda cihazlarına ihtiyaç olmadığından, basit ve kullanışlıdırlar. Ancak, sirkülasyonun olabilmesi için, deponun toplayıcılardan daha yüksekte olması gerekir. Bu sebeple de sistemin yerleştirilmesi zordur.
Pompalı sistemler: Pompalı sıcak su sisteminde, genel olarak pompa, diferansiyel, termostat, sıcak su deposu, genişleme tankı ve çek valf bulunur. Tabii dolaşımlı sistemlerde olduğu gibi açık devreli veya kapalı devreli yapılabilirler.
Sıcak su üretiminde kullanılan toplayıcılar, bulunduğu yerin enlemine eşit eğimde ve güneye doğru olarak yerleştirilmelidirler.
Kaynak: Rehber Ansiklopedisi
Voltaik paneller hakkında ansiklopedik bilgi
Voltaik paneller yani diğer bir adıyla Fotovoltaik paneller güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren bir tür enerji dönüştürücüdürler. Bu panellerin çalışmasına kısaca değinecek olursak; Güneşten gelen ışınlar yani fotonlar bu paneldeki P ve N yüzey bileşimine çarparlar. Fotonlar bu yarıiletken yüzey bileşiminden elektron kopararak bir elektrik akımı oluştururlar böylece güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmiş olurlar.
Rüzgâr türbini, rüzgârdaki
kinetik enerjiyi önce
mekanik enerjiye daha sonra da
elektrik enerjisine dönüştüren sistemdir.
Bir rüzgâr türbini genel olarak kule, jeneratör, hız dönüştürücüleri (dişli kutusu), elektrik-elektronik elemanlar verotorda mekanik enerjiye çevrilir. Rotor milinin devir hareketi hızlandırılarak gövdedeki jeneratöre aktarılır. Jeneratörden elde edilen elektrik enerjisi
Rüzgâr türbinlerinin nasıl çalıştığını anlamak için iki önemli
Sürükleme kuvvetine en iyi örnek olarak
Düz bir plaka üzerine etkiyen kaldırma kuvveti, hava akışı plaka yüzeyine 0o açı ile geldiğinde görülür. Havanın akış yönüne göre meydana gelen küçük açılarda akış şiddetinin artmasıyla düşük basınçlı bölgeler meydana gelir. Bu bölgelere akış altı da denir. Dolayısıyla, hava akış hızı ile basınç arasında bir ilişki meydana gelmiş olur. Yani hava akışı hızlandıkça basınç düşer, hava akışı yavaşladıkça basınç artar. Bu olaya
Siklendirme
Kullanımdaki rüzgâr türbinleri boyut ve tip olarak çok çeşitlilik gösterse de genelde dönme eksenine göre sınıflandırılır. Rüzgâr türbinleri dönme eksenine göre " Yatay Eksenli Rüzgâr Türbinleri" (YERT) ve " Düşey Eksenli Rüzgâr Türbinleri” (DERT) olmak üzere iki sınıfa ayrılır.
Yatay eksenli
Bu tip türbinlerde dönme ekseni rüzgâr yönüne paraleldir. Kanatları ise rüzgâr yönüyle dik açı yaparlar. Ticari türbinler genellikle yatay eksenlidir. Rotor, rüzgârı en iyi alacak şekilde, döner bir tabla üzerine yerleştirilmiştir.
Yatay eksenli türbinlerin çoğu, rüzgârı önden alacak şekilde tasarlanır. Rüzgârı arkadan alan türbinlerin yaygın bir kullanım yeri yoktur. Rüzgârı önden alan türbinlerin iyi tarafı, kulenin oluşturduğu rüzgâr gölgelenmesinden etkilenmemesidir. Kötü tarafı ise, türbinin sürekli rüzgâra bakması için dümen sisteminin yapılmasıdır.
Yatay eksenli türbinlere örnek olarak pervane tipi rüzgâr türbinleri verilebilir. Bu tip türbinlerin kanatları tek parça olabileceği gibi iki ve daha fazla parçadan da oluşabilir. Günümüzde en çok kullanılan tip üç kanatlı olanlardır. Bu türbinler elektrik üretmek için kullanılır. Geçmişte çok kanatlı türbinler tahıl öğütmek, su pompalamak ve ağaç kesmek için kullanılmıştır.
Düşey eksenli
Türbin mili düşeydir ve rüzgârın geliş yönüne diktir. Savonius tipi, Darrieus tipi gibi çeşitleri vardır. Daha çok deney amaçlı üretilmiştir. Ticari kullanımı çok azdır.
Bu türbinlerin üstünlükleri şöyle sıralanabilir:- Jeneratör ve dişli kutusu yere yerleştirildiği için, türbini kule üzerine yerleştirmek gerekmez, böylece kule masrafı olmaz.
- Türbini rüzgâr yönüne çevirmeye, dolayısıyla dümen sistemine ihtiyaç yoktur.
- Türbin mili hariç diğer parçaların bakım ve onarımı kolaydır.
- Elde edilen güç toprak seviyesinde çıktığından, nakledilmesi daha kolaydır.
Sakıncaları ise şöyledir: - Yere yakın oldukları için alt noktalardaki rüzgâr hızları düşüktür.
- Verimi düşüktür.
- Çalışmaya başlaması için bir motor tarafından ilk hareketin verilmesi gerekir, bu yüzden ilk hareket motoruna ihtiyacı vardır.
- Ayakta durabilmesi için tellerle yere sabitlenmesi gerekir, bu da pek pratik değildir.
- Türbin mili yataklarının değişmesi gerektiğinde, makinenin tamamının yere yatırılması gerekir.
Darrieus tipi
Darrieus tipi düşey eksenli rüzgâr türbininde, düşey şekilde yerleştirilmiş iki tane kanat vardır. Kanatlar, yaklaşık olarak türbin mili uzun eksenli olan bir elips oluşturacak biçimde yerleştirilmiştir. Kanatların içbükey ve dışbükey yüzeyleri arasındaki çekme kuvveti farkı nedeniyle dönme hareketi oluşur. Yapısı gereği Darrieus tipi rüzgâr türbinlerinde, devir başına iki kere en yüksek tork elde edilir. Rüzgârın tek yönden estiği düşünülürse; türbinin verdiği güç, sinüs şeklinde bir eğri oluşturur.
Savonius tipi
Savonius türbinleri, iki ya da üç adet kepçeye benzer kesitin birleşimi şeklindedir. En yaygını iki adet kepçenin bulunduğu durumdur ve “S” şeklini andıran bir görüntüsü vardır. Savonius türbininde akışkan içbükey kanat üzerinde türbülanslı bir yol izler ve burada dönel akışlar meydana gelir. Bu dönel akışlar Savonius türbininin performansını düşürür, bu nedenle elektrik üretiminde pek fazla kullanılmazlar. Daha çok su pompalama amaçlı ve rüzgâr ölçümlerinde kullanılan anemometre olarak kullanılırlar.
Türkiye'deki enerji santralleri
Katı fosil yakıtların kimyasal enerjisinin kazanlarda buhar elde etmek için kullanıldığı ve Rankine su-buhar çevrimine uygun Buhar türbinleri kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürüldüğü elektrik santralleridir.
Günümüzde elektirik büyük oranda bu yöntemle üretilmektedir.
-
- Afşin-Elbistan B Termik Santrali, 1440 MW
-
-
-
- Çatalağzı Eren Enerji Termik Santrali, 1360MW
Yeniköy termik santrali,
Yatağan Termik Santrali,
Kemerköy Termik Santrali,
SEyitömer Termik Santrali,
Tunçbilek Termik Santrali,
Soma TErmik Santrali,
Çan Termik Santrali,
Orhaneli Termik Santrali,
Artvin Hopa Termik Santrali,
Sivas Kangal TErmik Santrali,
Aliağa Termik Santrali,
Hidroelektrik Santraller
Yüksek seviyedeki su birikintisinin potansiyel enerjisinin su türbinlerini tahrik etmek için kullanıldığı santrallerdir.
-
-
Keban Barajı Hidroelektrik santrali, 1330 MW
-
-
-
-
Gaz türbinleri ve egzost kazanları kullanarak buhar türbinleri ile güç üretimi yapan termik santrallerdir.
-
- Ambarlı Termik Santrali, 1350 MW
-
Enkapower Adapazarı-Gebze Kombine Çevrim Santralleri, 2250 MW
- Enkapower İzmir Kombine Çevrim Santrali, 750 MW
Termik santraller(Güneş enerjisi santralleri)
Güneşden gelen ışınların enerjisinin kullanıldığı santraller.
- Henüz Türkiyede bulunmamaktadır.
Termik santraller(Nükleer santraller)
Atom parçacıklarını ayıran veya birleştiren, fizyon veya füzyon enerjisinin kullanıldığı santraller.
- Akkuyu Nükleer Santrali (Proje aşamasında) 2500 MW (Tahmini)
Termik santraller(Jeotermal santraller)
Yeraltı sıcak katmanlarınını yüksek sıcaklık kaynağı, atmosferi düşük sıcaklık kaynağı olarak kullanmak suretiyle güç üretimi yapan santrallerdir.
- Denizli Jeotermal Santrali , 15 MW
Rüzgâr enerjisi santralleri
Rüzgâr türbinleri vasıtasıyla güç üretimi yapan santrallerdir.
- Çanakkale Rüzgâr Enerjisi Santrali
- Bozcaada Rüzgâr Enerjisi Santrali , 30 MW
- Bandırma Rüzgâr Enerjisi Santrali , 50 MW
- Çeşme Rüzgar Enerjisi Santrali
- Jeneratör ve dişli kutusu yere yerleştirildiği için, türbini kule üzerine yerleştirmek gerekmez, böylece kule masrafı olmaz.
Hidroelektrik Santralı
Hidrolik Güç ( Hidrolik enerji)<br />
- g(m/sn<sup>2</sup>)
- h(m)= 9.8 N-m lik iş yapılmış olur. Net düşüsü 100 m olan bir barajda 1 ton suyun yaptığı iş; W= 1000
- 9.8
- 100= 980 000 N-m=joule(j) dür. Su düşüşü veya hidrolik düşü Birbiri ile irtibatı bulunan iki su seviyesi arasındaki kot farkına denir. Bir Hidroelektrik Santralda düşü ise üst su seviyesi ile çıkış su seviyesi arasındaki yükseklik farkıdır. Cebri borular ve diğer yerlerdeki kayıplar göz önüne alınmazsa bu mesafeye net hidrolik düşü diyebiliriz. Özgül Su Sarfiyatı Yukarıdaki örneği devam ettirirsek;1 kWh=3 600 000 j olduğundan, 1 ton suyun yaptığı iş ; 980 000/3 600 000= 0.27 kWh olacaktır. Tersten okursak; 1 kWh enerji için, 3 600 000/980 000=3,67 m<sup>3</sup> su harcamak gerekir. 1 kWh enerji için harcanan su miktarına Özgül Su Sarfiyatı denir. Net düşü ile ilgilidir. Baraj su seviyesi düştükçe Özgül Su Sarfiyatı yükselir. Yani aynı enerji için daha çok su harcanır. Özgül Su Sarfiyatının hesabı İş= m
- g
- h = Q
- 1000
- 9.8
- h/3600000 (kWh) olduğuna göre; <math> ozg su sar= frac {Q (m^3)}{is}= frac {3600}{g (m/sn^2) times h(m) } (m^3/kWh)</math> <math> ozg su sar= frac {Q (m^3)}{is}= frac {3600}{9.8 times h(m) } (m^3/kWh)</math> olur.
Hidroelektrik Santralın Gücü
Yukarıdaki örnekte anlatılan işi 1 sn içinde yaptıran 980 000 N-m/sn likHidroelektrik Santralların Ana Bölümleri
Bir hidroelektrik santral binlerce parçadan meydana gelir. Ana bölümleri şunlardır:regülatör sistemi,
Hidrolik Santralların Artıları, Eksileri
Bir barajın yapımı ve öncesinde; uzun süreli yağış, su, jeolojik çalışmalar yapılması, su altında kalan arazi için ödenen istimlâk bedelleri, baraj yapım maliyetinin yüksek olması ilk yatırım maliyetinin çok fazla çıkmasına neden olur ki bu bir dezavantajdır. Başka bir dezavantajı ise ister istemez büyükçe bir ekili alanın hatta bazı yerleşim yerlerinin, kimi yerde antik bölgelerin su altında kalacak olmasıdır. Dezavantajlarına karşın; ilk yatırım yapıldıktan sonra, enerji üretiminin ana kaynağı su olduğundan üretim maliyeti çok ucuz olmaktadır. Yakıtlı santralar gibi hava ve çevre kirliliği yaratmazlar. Ayrıca barajların, elektrik üretiminin yanı sıra; 1 - Yerleşim yerlerinin suyunu karşılama, 2 - Sel ve taşkınları önleme, 3 - Tarım arazilerini sulama 4- Balıkçılık 5 - Ağaçlandırmaya katkı , erozyonu önleme 6 - Turizmi geliştirme 7 - Ulaşım 8- İklimde yumuşama gibi yararları bulunur. Artıları ve eksileri ile ve de uzun yıllar kullanılacakları değerlendirildiğinde tartışmasız olumlu yanları ağır basmaktadır. Ülkedeki her akar su potansiyelinin enerjiye dönüştürülmesi mutlaktır.Hidrolik Santrallar ile Termik Santralların karşılaştırılması
Hidrolik Santralların yıllık üretimleri, kaynağa gelen su miktarıyla doğru orantılı olduğundan ve bir yıl boyunca gelen su insanoğlunun elinde olmayıp tam kapasite çalıştırmaya yetmiyebileceğinden, genel olarak puant santralı olarak çalıştırılırlar. Devreye alınış ve çıkarışları çok kolay ve hızlı olduğundan su rejimine bağlı olarak günün, enerji gereksiniminin çok olduğu- ki buna puant saati denir - saatlerinde çalıştırılarak, enerjiye az gereksinim olduğu zamanlarda devre dışı bırakılırlar. Bir Hidrolik Santral ünitesi tam kapasite ile çalıştırılmayabilir. Örneğin 100 MW güçteki bir ünite bir saat tam kapasite çalıştığında 100 000 kWh enerji üretebilir. Tam kapasite çalışma esnasında türbin kanatlarının önündeki su giriş kapakçıkları tam açıktır ve saniyede geçen su miktarı en üst düzeydedir. Ancak, sistemden çekilen enerji, kullanıcıların devreye girme, çıkmalarına göre an be an değişir. Sisteme anlık olarak istenilen enerjinin verilmesini üretim ünitesindeki regülasyon sistemi sağlar. Regülasyon sistemi, türbin kanatlarının önündeki su giriş kapakçıklarına otomatik olarak hükmederek daha az su girişine paralel olarak daha az üretim yapar. Bu olaya sistemde frekans tutma denir. Tüm elektrikli alıcıların sağlıklı ve verimli çalışabilmesi içinfrekansın, alıcılarda imalat sırasında belirlenen frekans a - Türkiye ve Avrupa ülkelerinde 50 hz -uygun olması gerekir. Termik santral ların devreye alınış ve çıkarışları çok kolay ve hızlı değildirler buna karşın yakıtlarını istenilen miktarda elde etmek insanoğlunun elindedir. Devreye alınış ve çıkarışları sırasında çok verim kaybına uğrarlar. Kızgın buharın, enerji üretimine hazır hale gelmesi için kazanların uzun süre yakılması gerekir. Bütün bu nedenlerden ötürü Termik santral lar arıza, revizyon, bakım vs durumlar dışında 24 saat sürekli çalıştırılmak üzere plan ve dizayn edilmişlerdir.Elektrik Enerjisinin kullanıma sunulması
Stator sargılarında elde edilen orta gerilim elektrik enerjisi dir. Orta gerilim enerjinin şehirlere taşınması için çok büyük kesitli iletkenler gerektiği, bunun da olanaksız olması nedeniyle oluşan gerilim Transformatörler vasıtasıyla Yüksek gerilim e çıkarılır ve ENH (Enerji nakil hatları) ile şehirlere taşınır. Yüksek gerilim enerji kullanıma sunulamıyacağına göre, bu kez de yerleşim yerlerindeki Transformatörler vasıtasıyla kademeli olarak Alçak gerilime düşürülerek kullanıma sunulur. Elektrik enerjisi depo edilemez ama su depo ederek elektrik dolaylı olarak depo edilebilir.